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ALLGERMEINER
STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf
eine ladungsvermindernde Schicht, die verwendet wird in einem Behälter, der
elektronenemittierende Einrichtungen umschließt, und auf ein Bilderzeugungsgerät mit elektronenemittierenden
Einrichtungen, einem Bilderzeugungsglied und mit Abstandshaltern.
Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellungsverfahren eines
solchen Bilderzeugungsgerätes.
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Zum Stand
der Technik
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Flache Feldanzeigen ziehen die Aufmerksamkeit
auf sich, da sie Raum sparen und leichtgewichtig sind und von daher
zu erwarten ist, daß sie
die Kathodenstrahlröhrenanzeigen
ersetzen. Aktuell verfügbare Flachfeldanzeigen
enthalten die Flüssigkristallanzeige,
den Plasmaemissionstyp und die Art, die Mehrfachelektronenquellen
verwenden. Anzeigen der Plasmaemissionsart und der Mehrfachelektronenquellenart
stellen einen großen
Sehwinkel bereit und können
hochqualitative Bilder anzeigen, verglichen mit jenen, die Kathodenstrahlröhren darstellen
können.
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15 der
beiliegenden Zeichnung zeigt eine schematische Querschnittsansicht
eines Anzeigegerätes
mit einer großen
Anzahl kleiner Elektronenquellen. Insbesondere enthalten sind Elektronenquellen 51,
die auf einer Glasrückplatte 52 gebildet
sind, eine Glasvorderplatte 54, auf der Fluoreszenzglieder 55 angeordnet sind,
und einen Stützrahmen 53,
der luftdicht mit der Außenperipherie
der Rück-
und Vorderplatte gebonded ist, um diese zu stützen und eine Hülle für die Anzeige
bereitzustellen, die einen Vakuumzustand im Innenraum sichert. Die
Elektronenquellen enthalten typischerweise viele elektronenemittierende
Einrichtungen der Kaltkathodenart, wie elektronenemittierende Einrichtung
der Feldemissionsart mit einer konischen oder nadelförmigen Spitze,
die eingerichtet ist zur Feldemission von Elektronen oder elektronenemittierende
Einrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit,
weil diese Einrichtungen in hoher Dichte innerhalb einer beschränkten Oberfläche untergebracht
werden können.
Wenn die Anzeige einen großen
Bildschirm hat, muß jedoch
die Rückplatte
und die Vorderplatte sehr dick ausgeführt werden, um sie widerstandsfähig zu machen
gegen die Druckdifferenz zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Innenvakuum
der Hülle.
Eine derartige Anzeige ist sehr schwer und kann gleichzeitig verzerrte
Bilder zeigen, wenn man schräg
relativ zum Bildschirm sieht. Vorgeschlagen wurden verschiedene
Stützstrukturen,
die als Abstandshalter oder Rippen bezeichnet werden und die ausgelegt
sind zwischen der rückwärtigen Platte
und der vorderseitigen Platte angeordnet zu werden, um die Glasplatten
der Anzeige der Druckdifferenz von außen und innen zu widerstehen,
wenn sie relativ dünn sind.
Die rückwärtige Platte,
auf der Elektronenquellen angeordnet sind, und die Vorderplatte,
die die Fluoreszenzglieder trägt,
sind typischerweise beabstandet zwischen weniger als einem Millimeter
und mehreren Millimetern, und das Innere der Hülle wird auf einem erhöhten Vakuumgrad
gehalten.
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Dann wird eine Spannung in der Höhe von Hunderten
Volt angelegt an die Elektronenquellen und die Fluoreszenzglieder
mittels einer Anode (Metallrücken),
nicht dargestellt, um die Elektronen zu beschleunigen, die die Elektronenquellen
emittieren. Mit anderen Worten, ein stärkeres elektrisches Feld als
1 kV/mm beaufschlagt die Fluoreszenzglieder und die Elektronenquellen,
so daß bei
Verwendung von Abstandshaltern diese Anlaß geben können, einen Teil elektrisch
zu entladen. Darüber
hinaus können
die Abstandshalter elektrisch aufgeladen werden, da Elektronen,
die die Elektronenquellen emittieren, sich nahe daran befinden und
ionisierte Kathoden auftreffen durch emittierte Elektronen, die
dort teilweise haften bleiben. Elektrisch geladene Abstandshalter
leiten die Bahnen nahegelegener Elektronen ab, die die Elektronenquellen
emittieren, um diese ihr jeweiliges Target der Fluoreszenzglieder
verfehlen zu lassen, so daß der
Betrachter ein verzerrtes Bild auf dem Bildschirm hinter der Frontglasplatte
sieht.
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Vorgeschlagen wurden Techniken zur
Beseitigung elektrischer Aufladungen der Abstandshalter, indem man
einen schwachen elektrischen Strom durch diese fließen läßt (japanische
offengelegte Patentanmeldungen mit den Nummern 57-118355 und 61-124031).
Gemäß einer
derartigen bekannten Technik wird ein Dünnfilm hohen Widerstands auf
der Oberfläche
eines jeden Isolierabstandshalters gebildet, so daß ein schwacher
elektrischer Strom die Oberfläche
entlang fließen
kann. Ein derartiger ladungsreduzierender Dünnfilm besteht typischerweise
aus Zinnoxyd, einer kristallinen Mischung von Zinnoxyd und Indiumoxyd
oder Metall.
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Eine Zinnoxyddünnschicht ist hochempfindlich
gegenüber
gasförmigen
Substanzen, wie Sauerstoff, und wird daher oft als Gassensor verwendet.
Mit anderen Worten, der elektrische Widerstand kann geändert werden,
wenn er der Atmosphäre
ausgesetzt ist. Eine Dünnschicht
aus einem beliebigen der oben aufgelisteten Materialien zeigt darüber hinaus
einen geringen spezifischen Widerstand, und folglich kann eine ladungsreduzierende
Schicht gebildet werden mit Inseln oder kann extrem dünn sein,
um den elektrisch hohen Widerstand zu realisieren.
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Kurz gesagt, bekannte Techniken zum
Bilden einer Schicht elektrisch hohen Widerstands sind begleitet
mit Nachteilen, die die schlechte Reproduzierbarkeit und Fluktuationen
im Widerstand des Dünnfilms
enthalten, die insbesondere in einigen Herstellschritten einer Anzeige
auftreten, die die Verwendung von Wärme, wie den Schritt des Versiegelns
des Gefäßes mittels
Fritteglas umfassen und das Tempern der Anzeige (oder das Erwärmen der
Anzeige während
des Evakuierens vom Innenraum des Gefäßes der Anzeige).
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Die internationale Patentanmeldung
WO-A-9418694 offenbart ein Bilderzeugungsgerät, das einen Abstandshalter
zum Bereitstellen einer Innenstütze
enthält.
Die Wände
des Abstandshalters sind beschichtet mit einer leitfähigen Schicht,
die selbst bedeckt ist mit einer zweiten Beschichtung und die möglicherweise
ein Oxyd enthält.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In Hinsicht auf die zuvor angesprochenen
Probleme ist es eine grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine ladungsreduzierende Schicht bereitzustellen, die geeignet ist,
die elektrische Ladung eines Behälters
zu verringern, der die elektronenemittierenden Einrichtungen aufnimmt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine thermisch
stabile ladungsreduzierende Schicht zu schaffen.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung
vorgesehen ist eine ladungsverringernde Schicht, mit:
einer
ersten Schicht, die sowohl Übergangsmaterial
oder Nitrid als auch Nitrid eines Elements enthält, das ausgewählt ist
zwischen Aluminium, Silizium oder Bor; und
einer zweiten Schicht
eines Oxids, das sich auf einer Oberfläche der ersten Schicht befindet.
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Nach einem anderen Aspekt der Erfindung
vorgesehen ist ein Abstandshalter zur Verwendung in einem Bilderzeugungsgerät, das über ein
Substrat verfügt,
das eine ladungsverringernde Schicht gemäß einem der vorstehenden Ansprüche trägt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung
vorgesehen ist ein Bilderzeugungsgerät mit Elektronenemissionseinrichtungen,
einem Bilderzeugungsglied und Abstandshaltern, die in einem Gefäß untergebracht sind,
wobei jeder der Abstandshalter einer gemäß einem der Ansprüche 8 oder
9 ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung
vorgesehen ist ein Herstellungsverfahren eines Bilderzeugungsgerätes, das über elektronenemittierende
Einrichtungen, ein Bilderzeugungsglied und Abstandshalter verfügt, mit
den Verfahrensschritten des Aufbereitens von Abstandshaltern durch
Beschichten von Substraten mit einer ladungsverringernden Schicht
nach einem der Ansprüche
1 bis 7 und des Anordnens der Abstandshalter, der elektronenemittierenden
Einrichtungen und einem Bilderzeugungsglied in einem Gefäß und danach des
hermetischen Versiegelns vom Gefäß.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine schematische Teilquerschnittsansicht eines Bilderzeugungsgerätes, die
einen Abstandshalter in der Nähe
zeigt;
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2 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Bilderzeugungsgerätes, die
das Innere durch Wegschneiden eines Teiles des Anzeigefeldes zeigt;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Abstandshalters nach
der Erfindung;
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4A und 4B sind Aufsichten zweier
alternativer Anordnungen von Fluoreszenzgliedern auf der Vorderplatte
des Anzeigefeldes eines Bilderzeugungsgerätes;
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5A und 5B sind eine Aufsicht und
eine Querschnittsansicht des Substrates einer Mehrfachelektronenstrahlquelle
eines Bilderzeugungsgerätes;
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6A, 6B, 6C und 6D und 6E sind schematische Querschnittsansichten
einer elektronenemittierenden Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen Typ, die zu verwenden ist in einem Bilderzeugungsgerät und unterschiedliche
Herstellungsschritte zeigt;
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7 ist
ein Graph, der eine Impulsspannung zeigt, die die Elektronenstrahlquelle
beaufschlagen kann, die für
das Bilderzeugungsgerät
hergestellt ist;
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8A und 8B sind Graphen, die zwei
alternative Wellenformen einer Impulsspannung zeigen, die verwendet
werden können
für einen
Erregungsaktivierungsprozeß;
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9 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer elektronenemittierenden
Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
vom stufigen Typ, die im Bilderzeugungsgerät zu verwenden ist;
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10 ist
ein Graph, der die Spannung-Strom-Kennlinie einer elektronenemittierenden
Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
zeigt;
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11 zeigt
eine einfache Matrixverdrahtungsanordnung;
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12 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer elektronenemittierenden
Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
vom flachen Typ, die zu verwenden ist mit einer einfachen Matrixverdrahtungsanordnung;
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13 ist
ein Graph, der die Zusammensetzungsabhängigkeit (M: Übergangsmetall/Al)
des spezifischen Widerstands einer Aluminiumübergangsmetallnitridschicht
zeigt, die verwendet werden kann zum Zwecke der Erfindung;
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14 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Aufsprühsystems;
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15 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Anzeigegerätes mit
einer großen
Anzahl kleiner Elektronenquellen;
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16A und 16B sind schematische perspektivische
Ansichten zweier alternativer Arten von Abstandshaltern;
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17 ist
ein Graph, der die Änderung
des Widerstands eines Abstandshalters zeigt, beobachtet während des
Prozesses der Herstellung einer Anzeige gemäß einem Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung und einem vergleichenden Beispiel, wie es danach beschrieben
wird;
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18 ist
ein Graph, der die Widerstandsänderung
eines Abstandshalters zeigt, betrachtet während des Prozesses der Herstellung
einer Anzeige gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung, das später
zu beschreiben ist; und
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19 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Bilderzeugungsgerätes mit
elektronenemittierenden Einrichtungen, die einen Abstandshalter
in ihrer Nähe
haben.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Während
eine ladungsverringernde Schicht nach der Erfindung nachstehend
in Hinsicht auf Anwendungen beschrieben ist, wobei Abstandshalter
verwendet werden, die für
das Bilderzeugungsgerät
gedacht sind, mit elektronenemittierenden Einrichtungen, kann ein
derartiger Film auch verwendet werden auf der Oberfläche gewisser
Gegenstände,
die im Gefäß eines
Gerätes
und/oder in der Innenfläche
des Gefäßes enthalten
sind, das in sich elektronenemittierende Einrichtungen wie im Falle
eines Bilderzeugungsgerätes
trägt, um
die nachteilige ladungsinduzierende Wirkung emittierender Elektronen
zu reduzieren und auch Fluktuationen bei der Leistungsfähigkeit
der ladungsreduzierenden Schicht selbst aufgrund der Herstellungsschritte
eines solchen Gerätes,
das den Einsatz von Wärme
umfaßt,
wie früher
schon beschrieben.
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Eine ladungsreduzierende Schicht
ist eine elektrischleitende Schicht, und wenn diese verwendet wird zum
Beschichten eines Isoliersubstrats, kann die elektrische Ladung
beseitigt werden, die auf der Oberfläche des isolierenden Substrats
akkumuliert ist. Im allgemeinen ist es vorzuziehen, daß der Oberflächenwiderstand (Flächenwiderstand
Rs) einer ladungsreduzierenden Schicht 1012 Ω nicht überschreitet.
Genauer gesagt, der Oberflächenwiderstand
einer ladungsreduzierenden Schicht ist geringer als 1011 Ω, um eine
befriedigende ladungsreduzierende Wirkung bereitzustellen. Mit anderen
Worten, je geringer der Widerstand, um so größer die ladungsverringernde
Wirkung.
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Wird eine ladungsverringernde Schicht
auf den Abstandshaltern eines Anzeigegerätes verwendet, dann ist ein
gewünschter
zulässiger
Bereich festgelegt für
den Oberflächenwiderstand
Rs der Abstandshalter vom Gesichtspunkt der Ladungsreduzierung und
des Stromsparens. Genauer gesagt, die untere Grenze des Flächenwiderstands
ist festgelegt aus dem Gesichtspunkts des Stromsparens. Je geringer
der Widerstand ist, um so schneller werden die auf dem Abstandshalter
akkumulierten Ladungen eliminiert, aber um so größer ist der Stromverbrauch
durch den Abstandshalter. Eine Halbleiterschicht wird vorzugsweise
für Abstandshalter verwendet
verglichen mit einer Metallschicht, die einen niedrigen spezifischen
Widerstand hat, weil wenn eine Metallschicht mit geringem Widerstand
verwendet wird als ladungsreduzierende Schicht, wird diese sehr
dünn, um
den gewünschten
Oberflächenwiderstand
Rs zu erzielen. Allgemein gesagt, ein Dünnfilm mit einer Stärke von
weniger als 10 mm erzeugt Inseln und macht den elektrischen Widerstand
des Films instabil und die Schicht schlecht reproduzierbar, und
zwar abhängig
von der Oberflächenenergie
der Dünnschicht,
dem Kontakt zwischen dem Dünnfilm
und dem Substrat und der Temperatur des Substrats.
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Eine vorzuziehende Wahl ist folglich
ein Halbleitermaterial mit einem spezifischen Widerstand, der höher ist
als irgendein elektrischleitendes Metall, aber geringer ist als
irgendein isolierendes Material. Meistens hat jedoch ein derartiges
Material einen negativen Temperaturkoeffizienten beim Widerstand.
Eine ladungsreduzierende Schicht aus einem Material mit negativen
Temperaturkoeffizienten vom Widerstand verliert allmählich seinen
Widerstand, um einem großen
elektrischen Strom zu gestatten, hindurch zu fließen, wenn
er auf einem Abstandshalter angeordnet ist, da die Temperatur aufgrund
des Stromverbrauchs auf der Abstandshalteroberfläche ansteigt, bis ein thermisches
Weglaufen auftritt als Ergebnis des Erzeugens einer großen Wärmemenge,
und es findet ein unkontrollierbarer Temperaturanstieg statt. Ein
derartiges thermisches Weglaufen kann kaum auftreten, wenn die Wärmeerzeugung
oder der Stromverbrauch und die Wärmeabfuhr gut ausgeglichen
sind. Ein thermisches Weglaufen kann nicht leicht auftreten, wenn
der Absolutwert des Temperaturkoeffizienten vom Widerstand (TCR)
des Materials von der ladungsreduzierenden Schicht darüber hinaus
gering ist.
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Man hat herausgefunden als Ergebnis
einer Serie von Experimenten, daß der elektrische Stromfluß durch
einen Abstandshalter stetig ansteigt, um Anlaß zu einem thermischen Weglaufen
zu geben, wenn der Stromverbrauch pro Quadratzentimeter über 0,1
W kommt, wenn der Abstandshalter mit einer ladungsreduzierenden
Schicht beschichtet ist, die eine TCR von –1% hat. Während das Auftreten eines derartigen
thermischen Weglaufens abhängt
vom Profil des Abstandshalters, der Spannung Va, die am Abstandshalter
liegt, und dem Temperaturkoeffizienten vom Widerstand der ladungsreduzierenden
Schicht, überschreitet
der Wert von Rs, mit dem die Stromversorgungsrate pro Quadratzentimeter
0,1 W nicht überschreitet,
nicht geringer sein als 10 × Va2/h2 Ω in Hinsicht
auf die obigen Erfordernisse, wobei h (cm) der Abstand zwischen
den Gliedern ist, die von den Abstandshaltern getrennt gehalten
werden, die die Vorderplatte und die Rückplatte im Falle des Anzeigegerätes sind.
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Der Flächenwiderstand Rs der ladungsreduzierenden
Schicht, die auf einem Abstandshalter aufgetragen ist, liegt somit
vorzugsweise zwischen 10 × Va2 Ω und
1011 Ω in
Hinsicht auf die Tatsache, daß h
typischerweise nicht größer als
1 cm im Falle eines Bilderzeugungsgerätes ist, das eine Flachfeldanzeige
sein kann.
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Die ladungsreduzierende Schicht,
die auf einem Isoliersubstrat gebildet ist, wie zuvor beschrieben,
hat vorzugsweise eine Dicke von nicht weniger als 10 nm. Wenn der
Film eine Dicke hat, die 1 μm überschreitet, zeigt
die Schicht eine große
Beanspruchung und kann sich vom Substrat leicht lösen. Eine
derartige Dickschicht stellt darüber
hinaus eine schlechte Produktivität dar wegen des Erfordernisses
einer Langlebigkeit. Die Schichtdicke liegt vorzugsweise zwischen
10 nm und 1 μm,
noch besser zwischen 20 und 500 nm.
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Der spezifische Widerstand
einer ladungsreduzierenden
Schicht, die das Produkt vom Flächenwiderstand
Rs und der Schichtdicke t ist, liegt vorzugsweise zwischen 10
–7 × Va
2 Ωm
und 10
5 Ωm
in Hinsicht auf die oben zitierten Werte für Rs und t zum Zwecke dieser
Erfindung. Besonders vorzuziehen ist ein ρ zwischen (2 × 10
–7) × Va
2 Ωm
und 5 × 10
4 Ωm
zum Realisieren der zitierten Vorzugswerte für den Flächenwiderstand und die Schichtdicke.
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Die Beschleunigungsspannung Va zum
Beschleunigen von Elektronen in einem Anzeigegerät, bei dem die Erfindung Anwendung
findet, ist nicht niedriger als 100 V. Eine Hochspannung von 1 kV
oder mehr wird benötigt,
um eine hinreichende Helligkeit zu schaffen, wenn eine Flachfeldanzeige
Fluoreszenzglieder enthält,
die eingerichtet sind für
Hochgeschwindigkeitselektronen, und die diese Eigenschaft mit den
Kathodenstrahlröhren
gemeinsam haben.
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Unter der Bedingung Va = 1 kV ist
der bevorzugte Bereich des spezifischen Widerstands einer ladungsreduzierenden
Schicht zwischen 0,1 Ωm
und 105 Ωm.
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Als Ergebnis intensiver Forschungsbemühungen beim
Herausfinden von Materialien, die geeignet sind zur Verwendung in
einer ladungsreduzierenden Schicht nach der Erfindung, haben die
Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß eine ladungsverringernde
Schicht exzellent arbeitet, wenn sie aus einer Stickstoffverbindung
besteht, die ein Übergangsmetall
und Aluminium enthält,
eine Stickstoffverbindung, die ein Übergangsmetall und Silizium
oder eine Stickstoffverbindung eines Übergangsmetalls und Bor enthält. Das Übergangsmetall,
das zum Zwecke der Erfindung zu verwenden ist, wird ausgewählt aus
Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta und W. Alternativ
können
zwei oder mehr als zwei Übergangsmetalle kombiniert verwendet
werden. Ein Übergangsmetall
aus Nitrid ist ein hervorragender Elektrizitätsleiter, wohingegen Aluminiumnitrid
(AlN), Siliziumnitrid (Si3N4)
und Bornitrid (BN) sind Isolatoren. Der spezifische Widerstand einer ladungsreduzierenden
Schicht aus einem beliebigen der oben aufgelisteten Stickstoffverbindungen
zum Zwecke der Erfindung kann eingerichtet sein für einen
passenden wert zwischen dem spezifischen Widerstand eines Leiters
und demjenigen eines Isolators durch Steuern des Gehalts an Übergangsmetall.
Mit anderen Worten, ein gewünschter
Wert läßt sich
realisieren für
den spezifischen Widerstand einer ladungsreduzierenden Schicht für Abstandshalter
durch Auswahl eines passenden Wertes für den Übergangsmetallgehalt der Schicht.
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Eine Stickstoffverbindung, die Aluminium
und Cr, Ti oder Ta enthält, ändert ihren
spezifischen Widerstand als Funktion ihres Metallgehaltsverhältnisses
(Übergangsmetall
M/Aluminium Al), wie in 13 gezeigt. Das
Verhältnis
des Übergangsmetallgehalts
bezüglich
des Aluminiumgehalts, der einen gewünschten Widerstand schaffen
kann zwischen 5 und 18 at%, wenn das Übergangsmetall Cr ist, zwischen
24 und 40 at%, wenn das Übergangsmetall
Ti ist, und zwischen 36 und 50 at%, wenn das Übergangsmetall Ta ist. Das
Verhältnis wird
zwischen 3 und 18 at% liegen, wenn das Übergangsmetall Mo (Mo/Al) ist,
und zwischen 3 und 20 at% beträgt,
wenn das Übergangsmetall
W (W/Al) ist.
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Wenn andererseits eine Stickstoffverbindung
Silizium und ein Übergangsmetall
enthält,
wird das Verhältnis
vom Übergangsmetallgehalt
bezüglich
des Siliziumgehalts zwischen 7 und 40 at% liegen, wenn das Übergangsmetall
Cr ist, zwischen 36 und 80 at%, wenn das Übergangsmetall Ta ist, und
zwischen 28 und 67 at%, wenn das Übergangsmetall Ti ist. Im Falle
einer Stickstoffverbindung, die Bor und ein Übergangsmetall enthält, wird
das Verhältnis
des Übergangsmetallgehalts
bezüglich
des Borgehalts zwischen 20 und 60 at% sein, wenn das Übergangsmetall
Cr ist, zwischen 40 und 120 at%, wenn das Übergangsmetall Ta ist, und
zwischen 30 und 80 at%, wenn das Übergangsmetall Ti ist.
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Ebenfalls herausgefunden wurde, daß eine ladungsreduzierende
Schicht aus einer Stickstoffverbindung besteht, die ein Übergangsmetall
und Aluminium enthält,
ist Silizium oder Bor eine gute Wahl zur Herstellung eines Bilderzeugungsgerätes, weil
damit der elektrische Widerstand sich nur sehr wenig ändert und stabil
arbeitet, wie nachstehend zu beschreiben ist. Eine derartige Substanz
ist weniger anfällig
gegenüber thermischen
Weglaufens, weil der Absolutwert des Temperaturkoeffizienten vom
Widerstand nicht größer als 1%
ist, obwohl der Koeffizient einen negativen Wert zeigt. Eine derartige
Stickstoffverbindung zeigt eine geringe Rate der Sekundärelektronenemission,
und ist von daher nicht verantwortlich für eine elektrische Aufladung,
wenn die Bestrahlung mit Elektronen erfolgt, so daß sie in
geeigneter Weise verwendet werden kann für ein Anzeigegerät, das Elektronenstrahlen
verwendet.
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Eine Stickstoffverbindung, die ein Übergangsmetall
und Aluminium enthält,
Silizium oder Bor, das verwendet werden kann für eine ladungsreduzierende
Schicht zum Zwecke der Erfindung, läßt sich bilden auf einem Isoliersubstrat
mittels einer geeigneten Dünnschichterzeugungstechnik,
die ausgewählt
wird aus Sprühen,
reaktives Sprühen,
Elektronenstrahlaufdampfung, Ionenbeschichtung, ionengestütztes Aufdampfen
und CVD. Wenn Aufsprühen
Verwendung findet, wird ein Zielgegenstand aus Aluminium, Silizium
oder Bor und ein Übergangsmetall
aufgesprüht
in einer gasförmigen
Atmosphäre,
die entweder Stickstoff oder Ammonium enthält, um die aufgesprühten Metallatome
zu nitrieren, wodurch eine Stickstoffverbindung erzeugt wird, die
das Übergangsmetall
und Aluminium, Silizium oder Bor enthält. Eine Legierung dieses Übergangsmetalls
und Aluminium, Silizium oder Bor, deren Gehalte geregelt werden,
können
alternativ für
das Target verwendet werden. Während
die Stickstoffverbindungsschicht variieren kann abhängig von
den Bedingungen des Aufsprühens einschließlich Gasdruck,
dem Stickstoffpartialdruck und der Schichterzeugungsgeschwindigkeit,
einem Film, der Stickstoff zu einem erhöhten Grad enthält und zum
Zwecke der Erfindung stabil arbeitet.
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Während
der elektrische Widerstand von Nitrid abhängig von der Stickstoffkonzentration
der Nitridschicht variieren kann und den Fehlern in der Schicht,
ist die elektrische Leitfähigkeit
solchen Fehlern zuzuschreiben, die absinken, wenn sie im Verlauf
der Herstellschritte eliminiert werden, wobei eine Wärmebehandlung
eingeschlossen ist. Ein Film, der hinreichend nitriert ist und nicht
mit Fehlern behaftet ist, wird folglich stabil zum Zwecke der Erfindung
arbeiten. Eine ladungsreduzierende Schicht, die für Abstandshalter
gemäß der Erfindung
zu verwenden ist, ist stabil, weil sie aus Nitrid vom Aluminium
besteht, vom Silizium oder vom Bor, und die elektrische Leitfähigkeit
wird vom Übergangsmetallelement
bereitgestellt, das darin enthalten ist. Vorzugsweise sind mehr
als 60 at% vom Aluminium, Silizium oder Bor in der Stickstoffverbindung
enthalten, die zum Zwecke der Erfindung zu verwenden ist, in der
Form eines Nitrids. Genauer gesagt, mehr als 65% der Siliziumatome
sind vorzugsweise in der Form von Siliziumnitrid enthalten, wenn
Silizium verwendet wird, wohingegen mehr als 70% der Aluminium-
oder Boratome vorzugsweise in der Form von Aluminium oder Bornitrid enthalten
sind, wenn Aluminium oder Bor zur Anwendung kommt.
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Zum Zwecke der Erfindung wird vorzugsweise
ein Bilderzeugungsgerät
in einer Atmosphäre
hergestellt, bei der die Stickstoffverbindungsschicht auf der Oberfläche der
Abstandshalter nicht oxidiert, obwohl der Film Wärme und einer oxidierenden
Atmosphäre
ausgesetzt ist im Verlauf der Herstellung des Gerätes, wie beim
hermetischen Versiegelungsschritt. Angemerkt sei, daß ein stickstoffenthaltendes
Nitrid ein geringeres stoichiometrisches Verhältnis besitzt, das geeignet
ist zum Oxidieren, und daß die
zu verwendende Stickstoffverbindungsschicht zum Zwecke der Erfindung
polykristallin ist, wird ein Film mit einer besseren Kristallausrichtung
weniger zum Oxidieren neigen. S. E. E. zielt ab auf einen Abstandshalter,
der die elektrische Ladung des Abstandshalters beeinflußt und hauptsächlich gesteuert
wird von dem Material, das die Oberfläche des Abstandshalters bedeckt
mit Zehnen mehrerer Nanometer. Somit ist ein Abstandshalter, dessen Oberfläche im Verlauf
der Herstellung des Bilderzeugungsgerätes oxidiert, zeigt eine schlechte
ladungsreduzierende Wirkung, weil die Rate der Sekundärelektronenemission
vom Abstandshalter als Ergebnis der Oxidation erhöht ist.
Ein Nitrid, das weniger dazu neigt, eine Oxidschicht zu bilden,
und von daher einen befriedigenden Grad an Nitrierung zeigt oder
einen hervorragenden Umfang an Kristallausrichtung, wird folglich
vorzugsweise für Abstandshalter
zum Zwecke der Erfindung verwendet.
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Der Stickstoffgehalt (Nitriergrad)
eines Nitrids kann unter gewissen Bedingungen erhöht werden,
die man auswählt
zum Bestrahlen der Oberfläche
einer Dünnschicht
mit hochenergetischen Stickstoffionen, typischerweise durch Anlegen
einer negativen Vorspannung an das Substrat. Die Kristallausrichtung
wird gleichermaßen
unter derartigen Bedingungen verbessert, so daß eine Dünnschicht mit erhöhtem Stickstoffgehalt
eine verbesserte ladungsverringernde Wirkung zeigt. Zum Zwecke der
vorliegenden Erfindung wird der Nitrierungsgrad ausgedrückt in Form
des Verhältnisses
der Konzentration von Aluminium-, Silizium- oder Boratomen zu denjenigen
der nitrierten Atome des Elements, welches Verhältnis bestimmt wird mittels
eines XPS (photoelektrisches Röntgenstrahlspektrometer).
Die XPS-Analyse der Stickstoffschicht nach Beseitigen der Oberflächenschicht
durch Ar-Ionenaufsprühen
hat gezeigt, daß das Übergangsmetall
als ein Metall eines Nitrids in Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid
oder Bornitrid vorhanden ist.
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Eine ladungsverringernde Schicht
nach der Erfindung arbeitet befriedigend, wenn die Oberfläche der Nitridschicht
oxidiert ist, vorausgesetzt daß die
oxidierte Oberflächenschicht
Sekundärelektronen
nur mit geringer Rate emittiert oder die Filmoberfläche bedeckt
ist mit einem Material, das eine geringe Rate an Sekundärelektronenemission
zeigt.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
suchten ursprünglich
nach der Möglichkeit
der Verwendung des Oxids eines sekundärelektronenemittierenden Materials,
wie beispielsweise Chromoxid, und fanden heraus, daß eine ladungsverringernde
Schicht mit einer Stickstoffverbindung, die ein Übergangsmetall und Aluminium,
Silizium oder Bor enthält
als Unterlageschicht und eine Schicht, wie ein Oxid, das darauf
angeordnet ist und hervorragend zur elektrischen Ladungsverringerung
arbeitet. In einem bevorzugten Modus enthält eine ladungsverringernde
Schicht nach der Erfindung somit ein Isoliersubstrat 10a,
eine Stickstoffverbindungsschicht 10c, die ein Übergangsmetall
und Aluminium enthält,
Silizium oder Bor und einen Oxidfilm 10d, wie er in 3 gezeigt ist.
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Mit anderen Worten, die Erfinder
der vorliegenden Erfindung waren erfolgreich beim Herstellen einer ladungsreduzierenden
Schicht, die für
Abstandshalter mit einer Schicht aus einer Stickstoffverbindung
zu verwenden ist, die ein Übergangsmaterial
und Aluminium, Silizium oder Bor enthält als Unterlageschicht und
eine Schicht eines Oxids, die sich darauf befindet. Eine derartige
ladungsverringernde Schicht läßt sich
leicht steuern für
den spezifischen Widerstand, und sie ändert ihren elektrischen Widerstand
im Verlauf der Herstellschritte nicht, die den Wärmeeinsatz umfassen sowie den
Schritt des Versiegelns des Gefäßes mittels
Fritteglas, der in einer oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird.
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Wenn eine ladungsverringernde Schicht
nach der Erfindung lediglich aus einer Stickstoffverbindung besteht,
wie zuvor beschrieben, und das Gefäß hermetisch mittels Fritteglas
versiegelt wird, wird die Schicht vorzugsweise in einer oxidierenden
Atmosphäre
beim Versiegelungsschritt erwärmt
und dann auf eine höhere Temperatur
in einer nicht oxidierenden Atmosphäre gebracht. Diese Versiegelungsoperation
in einer nicht oxidierenden Atmosphäre ist erforderlich zur Verhinderung
(oder Verringerung) der Oxidation der Oberfläche der Stickstoffverbindungsschicht.
Während
andererseits der Versiegelungsschritt unter Verwendung von Fritteglas auszuführen ist
in einer oxidierenden Atmosphäre,
um das Bindemittel herauszutreiben, kann dieser Versiegelungsschritt
in herkömmlicher
Weise einfach ausgeführt
werden, wenn eine Oxidfilmschicht auf einem Film einer Stickstoffverbindung
für Abstandshalter
gebildet ist, weswegen die Verwendung einer nicht oxidierenden Atmosphäre nicht
erforderlich ist.
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Oxide, die vorzugsweise für die ladungsverringernde
Schicht zum Zwecke der Erfindung zu verwenden sind, enthalten Chromoxid,
Kupferoxid und Nickeloxid, da diese Oxide von Übergangsmetall eine geringe Rate
an Sekundärelektronenemission
zeigen, obwohl ein Film mit Sauerstoffverbindung, der ein Übergangsmetall
und Aluminium, Silizium oder Bor enthält, ebenfalls effektiv anwendbar
ist. Eine derartige Sauerstoffverbindungsschicht kann gewonnen werden
durch Oxidieren einer Stickstoffverbindungsschicht, wie zuvor beschrieben.
Während
die Oxidation einer Stickstoffverbindungsschicht typischerweise
durchgeführt
wird in einer oxidierenden Atmosphäre, kann die Stickstoffverbindung
alternativ erwärmt
werden in einer Atmosphäre
zum Erzeugen eines Oxidfilms vor Herstellen des Bilderzeugungsgerätes unter
Verwendung von Abstandshaltern, die mit einem derartigen Oxidfilm
beschichtet sind. In noch anderer alternativer Weise kann die Oxidation durchgeführt werden,
während
ein Bilderzeugungsgerät
hergestellt wird. Die Dicke einer Oxidschicht hängt ab von der Erwärmungstemperatur
und der Erwärmungszeit.
Während
der Sauerstoffverbindungsfilm eine Legierung der Komponenten zum
selben Ausmaß wie
der Legierungsgehalt der Stickstoffverbindungsschicht enthalten
kann, wird die ladungsverringernde Wirkung der ladungsverringernden
Schicht größer ausfallen,
wenn der Gehalt an Übergangsmetall,
der darin enthalten ist, nahe der Oberfläche erhöht ist. Dies liegt daran, daß das Oxid
vom Übergangsmetall
einen spezifischen Widerstand zeigt, der geringer ist als derjenige
vom Aluminiumoxid, oder zeigt eine relativ geringe Rate an Sekundärelektronenemission.
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Der Gesamtwiderstand der ladungsverringernden
Filmschichten (10c und 10d) ist praktisch festgelegt durch
den Widerstand der Stickstoffverbindungsschicht. Da der Widerstand
des Oxidfilms weitestgehend abhängig
ist von der Atmosphäre,
in der er sich befindet, muß die
Stärke
der Oxidschicht so bestimmt werden, daß deren Widerstand eine Hälfte des
Gesamtwiderstands der ladungsverringernden Schicht überschreitet. Um
für die
Elektronenbahnen, deren Elektronen aus der Elektronenquelle kommen,
weder abzuleiten noch zu stören,
muß die
Potentialverteilung zwischen der Vorderplatte und der Rückplatte
einheitlich sein, oder die Abstandshalter müssen einen im wesentlichen
gleichmäßig verteilten
Widerstand aufweisen. Wenn die Potentialverteilung gestört ist,
werden Elektronen, von denen erwartet wird, daß sie die Fluoreszenzglieder
erreichen, die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, abgeleitet
von ihren jeweiligen Kursen, um verzerrte Bilder zu erzeugen. Die
Abstandshalter, die im Bilderzeugungsgerät vorgesehen sind, bei denen
die Erfindung Anwendung findet, sind hergestellt, um eine gleichmäßige Verteilung
des elektrischen Widerstands zu zeigen, durch Bereitstellen einer
stabilen Nitridschicht, so daß das
Bilderzeugungsgerät
unverzerrte Bilder darstellen kann.
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Zum Zwecke der Erfindung kann ein
Oxidfilm 10d durch Vakuumaufdampfung oder durch Aufsprühen eines Übergangsmetalls
in einer oxidierenden Atmosphäre
stattfinden, anstelle des Oxidierens einer Nitridschicht 10c.
Als alternative Technik kann ein Alkoxid verwendet werden.
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Während
eine ladungsverringernde Schicht für die Abstandshalter des Anzeigegerätes in der
obigen Beschreibung verwendet wird, kann eine derartige Schicht
auch auf der Oberfläche
gewisser Gegenstände verwendet
werden, die in einem Behälter
eines Gerätes
untergebracht sind und/oder der Innenfläche des Behälters, der darin die elektronenemittierenden
Einrichtungen enthält,
wie im Falle des Bilderzeugungsgerätes, weil Materialien aus einer
Stickstoffverbindung bestehen, wie zuvor beschrieben, und einen
hohen Schmelzpunkt haben und sehr hart sind.
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Zwei Arten elektronenemittierender
Einrichtungen können
mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden; der thermoionische
Elektronentyp und der Kaltkathodentyp. Elektronenemissionseinrichtungen
des Kaltkathodentyps beziehen sich auf den Feldemissionstyp (wird
nachstehend als FE-Typ bezeichnet), den elektronenemittierenden
Typ mit Oberflächenleitfähigkeit
und den Isolationsschicht/Metalltyp (wird nachstehend als MIM-Typ
bezeichnet). Während
elektronenemittierende Einrichtungen einer beliebigen dieser Arten verwendet
werden können
mit der Erfindung ist der Kaltkathodentyp eine bevorzugte Wahl.
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Beispiele einer elektronenemittierenden
Einrichtung des Type mit Oberflächenleitfähigkeit
enthalten einen solchen, der vorgeschlagen ist von M. I. Elinson,
Radio Eng. Electron Phys., 10 (1965). Eine elektronenemittierende
Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
wird realisiert unter Verwendung eines Phänomens, das Elektronen aus
einem Dünnfilm
emittiert werden, der einen kleinen Bereich auf ein Substrat hat,
wenn ein elektrischer Strom gezwungen wird, parallel zur Filmoberfläche zu fließen. Während Elinson
die Verwendung eines SnO2-Dünnfilms
für eine
Einrichtung dieser Art vorschlägt,
wird von G. Dittmar die Verwendung eines Au-Dünnfilms vorgeschlagen: "Thin Solid Films", 9, 317 (1972),
wohingegen die Verwendung eines In2O3/SnO2-Dünnfilms
und dem eines Kohlenstoffdünnfilms
jeweils diskutiert wurde in M. Hartwell beziehungsweise C. G. Fonstad: "IEEE Trans. ED Conf.", 519 (1975) und
H. Araki et al.: "Vacuum", Band 26, Nr. 1,
S. 22 (1983). Die Verwendung eines Feinpartikelfilms für die elektronenemittierende
Zone einer elektronenemittierenden Einrichtung ist allgemein bekannt
und ist nachstehend beschrieben.
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Beispiele von einer Einrichtung des
FE-Typs enthalten jene, die vorgeschlagen sind von W. P. Dyke & W. W. Dolan, "Field emission", Advance in Electron
Physics, 8, 89, (1956), und C. A. Spindt, "PHYSICAL Properties of thin-film field
emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248, (1976).
Beispiele der Einrichtung vom MIM-Typ sind offenbart und enthalten
in den Dokumenten C. A. Mead, "The
tunnel-emission amplifier",
J. Appl. Phys., 32, 646, (1961).
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Nachstehend in mehr Einzelheiten
anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben ist eine ladungsverringernde
Schicht eines Bilderzeugungsgerätes,
das über
Abstandshalter verfügt,
die beschichtet sind mit solch einer ladungsreduzierenden Schicht
nach der Erfindung.
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1 ist
eine schematische Teilquerschnittsansicht eines Bilderzeugungsgerätes, das
nur einen Abstandshalter in seiner Nähe zeigt. Dargestellt sind
eine Elektronenquelle 1, eine Rückplatte 2, eine Querwand 3 und
eine Vorderplatte 4, der luftdichte Behälter (Hülle 8) vom Gerät, das aufgebaut
ist durch die Rückplatte 2,
die Seitenwände 3 und
die Vorderplatte 7 zur Aufrechterhaltung eines Vakuumzustands
im Inneren des Anzeigefeldes.
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Bezugszeichen 10 bedeutet
einen Abstandshalter mit einem Isoliersubstrat 10a und
einer ladungsverringernden Schicht 10c, die auf der Oberfläche des
Isoliersubstrats gebildet ist. Abstandshalter 10 werden
verwendet zum Hindern der Vakuumhülle 8 daran, geschädigt oder
deformiert zu werden durch den atmosphärischen Druck im Inneren der
Hülle 8,
die in einem Vakuumzustand gehalten wird. Das Material, das Profil,
die Stellen und die Anzahl von Abstandshaltern wird bestimmt als
Funktion der Profile und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten
der Hülle 8 sowie
des Druckes und der Wärme,
der die Hülle
ausgesetzt ist. Jeder Abstandshalter läßt sich realisieren in der
Form eines flachen Feldes, eines Kreuzes oder eines Buchstaben L. Alternativ
verwendet werden kann ein Abstandshalterfeld mit Durchgangslöchern gemäß einer
Vielzahl von Elektronenquellen, wie in 16A gezeigt oder in 16B, die passend verwendbar sind. Die
Wirkung der Abstandshalter wird bemerkenswert, wenn diese in einem
Bilderzeugungsgerät
großer
Fläche
verwendet wird.
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Das Isoliersubstrat 10a besteht
vorzugsweise aus einem Material, das eine hohe mechanische Festigkeit
aufweist und eine hohe Temperaturbeständigkeit, wie beispielsweise
Glas oder Keramik, weil die Abstandshalter den atmosphärischen
Druck zu ertragen haben, der durch die vordere Platte 7 und
die hintere Platte 2 entsteht. Wenn die vordere Platte
und die hintere Platte aus Glas bestehen, ist das Isoliersubstrat 10a vorzugsweise
aus einem Glas oder einem Material, das einen Temperaturausdehnungskoeffizienten
hat, der nahe an dem vom Glas liegt.
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Wenn das Isoliersubstrat 10a aus
einem Glas besteht, das Alkaliionen enthält, wie beispielsweise Silikatglas,
das Na-Ionen enthält,
kann die elektrische Leitfähigkeit
der ladungsvermindernden Schicht durch Na-Ionen modifiziert werden.
Das Eindringen von Na-Ionen oder einiger anderer alkalischer Ionen
in die ladungsvermindernde Schicht 10c kann jedoch verhindert
werden durch Vorsehen einer Na-Blockschicht 10b, die typischerweise
aus Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid zwischen dem Isoliersubstrat 10a und
der ladungsvermindernden Schicht 10c besteht.
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Da die Abstandshalter 10 elektrisch
verbunden sind mit dem Metallrücken 6 und
den X-Richtungsleitungen 9 (wie später detailliert zu beschreiben
ist) zum Ansteuern der Elektronenquellen 1 im Wege elektrisch leitenden
Fritteglases, wird die Beschleunigungsspannung Va des Gerätes angelegt
an die gegenüberliegenden
Enden eines jeden Abstandshalters 10. Während die Abstandshalter verbunden
sind mit den Leitungen in 1,
sind sie abwechselnd verbunden mit einer speziell angeordneten Elektrode.
Wenn ein Zwischenelektrodenfeld (wie eine Gitterelektrode) zwischen
der Vorderplatte 7 und der hinteren Platte 2 angeordnet
ist, um die Elektronenstrahlen in guter Gestalt zu halten und die
elektrische Ladung am Isolator des Substrats zu verringern, können die
Abstandshalter durch das Zwischenelektrodenfeld oder die Abstandshalter
laufen, die angeordnet sind auf den gegenüberliegenden Seiten des Zwischenfeldes.
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Die elektrische Verbindung der ladungsvermindernden
Schicht mit den Elektroden auf der vorderen Platte und der hinteren
Platte wird verbessert, wenn die Abstandshalter an gegenüberliegenden
Enden mit Elektroden versehen sind, die aus einem elektrisch leitenden
Material, wie beispielsweise Al oder Au bestehen.
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Nachstehend beschrieben ist die grundlegende
Konfiguration eines Bilderzeugungsgerätes, das mit Abstandshaltern 10 versehen
ist. 2 ist eine schematische
perspektivische Ansicht eines Bilderzeugungsgerätes, das die Innenseite durch
einen weggeschnittenen Teil des Anzeigefeldes zeigt.
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Unter Bezug auf 2 ist ein luftdichter Behälter (Hülle 8)
auf der hinteren Platte 2, den Seitenwänden 3 und einer vorderen
Platte 7 gebildet, um das Innere des Anzeigefeldes unter
einem Vakuumzustand zu halten. Die Komponenten des luftdichten Behälters müssen sicherheitshalber
miteinander gebondet sein, um die Hülle mit einem hinreichenden
Grad an Festigkeit und Luftdichtigkeit an den Verbindungen der Komponenten zu
halten. Typischerweise werden die Komponenten miteinander durch
Verwenden von Fritteglas mit den Verbindungen verbunden und durch
Tempern des Fritteglases bei 400 bis 500°C für mehr als 10 Minuten in der Umgebungsatmosphäre oder
bevorzugt in einer nicht oxidierenden Atmosphäre von Stickstoffgas, um die
Nitrogenkomponenteschicht davor zu schützen, auf der Oberfläche des
Abstandshalters oxidiert zu werden. Der luftdichte Behälter wird
dann in einer Weise evakuiert, wie sie hiernach beschrieben ist.
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Ein Substrat 13 wird strikt
gesichert mit der hinteren Platte 2 und insgesamt N × M elektronenemittierenden
Einrichtungen des Kaltkathodentyps, die auf dem Substrat 13 gebildet
sind (N und M sind Ganzzahlen und nicht kleiner als 2, ausgewählt abhängig von
der Anzahl von Anzeigepixeln, die im Bilderzeugungsgerät Verwendung
finden und vorzugsweise gleich oder größer als 3000 beziehungsweise
1000, wenn das Gerät
für einen
hochqualitativen Fernsehapparat verwendet wird. Die N × M elektronenemittierenden
Einrichtungen vom Kaltkathodentyp sind versehen mit einer einfachen
Matrixverdrahtungsanordnung unter Verwendung von M X-Richtungsleitungen 9 und
N Y-Richtungsleitungen 12. Der Abschnitt des Gerätes mit
dem Substrat 13, den Elektronenemissionseinrichtungen 1 vom
Kaltkathodentyp, den X-Richtungsleitungen 9 und den Y-Richtungsleitungen 12 werden
als Vielfachelektronenstrahlquelle bezeichnet. Das Herstellverfahren
und die Konfiguration der Mehrfachelektronenstrahlquelle ist nachstehend
detailliert beschrieben.
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Während
das Substrat 13 der Mehrfachelektronenstrahlquelle mit
der hinteren Platte 2 des luftdichten Behälters in
der obigen Beschreibung befestigt ist, kann das Substrat 13 der
Mehrfachelektronenstrahlquelle selbst als hintere Platte des luftdichten
Behälters
verwendet werden, wenn eine hinreichende Festigkeit des Behälters bereitsteht.
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Ein Fluoreszenzfilm 5 ist
unter der vorderen Platte 4 gebildet. Da der hier beschriebene
Modus zur Anzeige von Farbbildern dient, enthält der Fluoreszenzfilm 5 aktuell
Fluoreszenzglieder der Primärfarben
von Rot (R), Grün
(G) und Blau (B). Unter Bezug auf 4A sind
streifenförmige
Fluoreszenzglieder der Primärfarben 5a regelmäßig mit
schwarzen leitenden Streifen 5b versehen, die dazwischen
angeordnet sind. Die schwarzen Streifen 5b sind vorgesehen,
um zu verhindern, daß die
Farbe auf dem dargestellten Bild durchbricht, wenn Elektronenstrahlen
leicht von den jeweiligen Zielen im Gefäß abgelenkt werden, die Verschlechterung
von Kontrast des angezeigten Bildes durch Verhindern von Reflexionen
von externem Licht und Aufladebedingungen des Fluoreszenzfilms aufgrund
von Elektronenstrahlen. Während
normalerweise Graphit als Hauptbestandteil der schwarzen Streifen 5b dient,
kann auch anderes leitendes Material mit einer geringen Lichtdurchlässigkeit
und geringem Reflexionsvermögen
als Alternative verwendet werden.
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Die streifenförmigen Fluoreszenzglieder der
Primärfarben,
die in 4A gezeigt sind,
können
ersetzt werden durch Deltas aus Fluoreszenzgliedern der Primärfarben,
wie in 4B gezeigt, oder
durch eine andere Anordnung.
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Wenn das Bilderzeugungsglied ausgelegt
ist zum Anzeigen von Monochrombildern, besteht der Fluoreszenzfilm 5 aus
einem monochromatischen Fluoreszenzmaterial. In diesem Falle können die
schwarzen Leiter nicht unbedingt verwendet werden.
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Ein üblicher Metallrücken 6 ist
auf der Innenfläche
des Fluoreszenzfilms 5 oder auf der Oberfläche gegenüber der
hinteren Platte vorgesehen. Der Metallrücken 6 ist vorgesehen,
um die Effizienz der Lichtverwendung des Gerätes zu verbessern durch teilweise
reflektiertes Licht, das aus dem Fluoreszenzfilm 5 emittiert wird,
zum Schutz des Fluoreszenzfilms 5 gegenüber negativen Ionen, die zu
kollidieren versuchen, durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung
für die
Elektronenstrahlen und Bereitstellen von Wegen zum Leiten von Elektroden,
die verwendet wurden zum Erregen des Fluoreszenzfilms. Vorbereitet
wird durch Glätten
der Oberfläche
des Fluoreszenzfilms, der auf dem Vorderplattensubstrat 4 gebildet
ist, und Bilden einer Al Schicht durch Vakuumaufdampfung. Der Metallrücken 6 wird
fortgelassen, wenn das Fluoreszenzmaterial für niedrige Spannungen eingerichtet
ist für
die Fluoreszenzschicht 5.
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Während
im obigen zuvor beschriebenen Modus eine transparente Elektrode
nicht verwendet wurde, die typischerweise aus ITO besteht, kann
diese zwischen dem Vorderplattensubstrat 4 und der Fluoreszenzschicht 5 angeordnet
werden, um eine Spannung an die Beschleunigungselektrode anzulegen,
und/oder Erhöhen
der Leitfähigkeit
der Fluoreszenzschicht 5.
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In 2 bedeuten
Dx1 bis Dxm, Dy1 bis Dyn und Hv luftdichte elektrische Verbindungsanschlüsse zum
elektrischen Anschließen
des Anzeigefeldes mit einer externen elektrischen Schaltung (nicht
dargestellt). Von diesen sind die Anschlüsse Dx1 bis Dxm elektrisch
mit den jeweiligen Zeilenrichtungsleitungen der Mehrfachelektronenstrahlquelle
verbunden, wohingegen die Anschlüsse
Dy1 bis Dyn elektrisch verbunden sind mit den jeweiligen Spaltenrichtungsleitungen.
Der Anschluß Hv
ist elektrisch mit den Metallrücken 6 verbunden.
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Um einen Vakuumzustand im Inneren
des luftdichten Behälters
zu erzeugen, wird der zusammengebaute luftdichte Container mit einem
Absaugstutzen versehen und dann an eine Vakuumpumpe angeschlossen,
und das Innere des luftdichten Behälters wird evakuiert bis zu
einem Vakuumgrad von etwa 10–5 Pa. Danach wird ein
Stück Getterfilm
(nicht dargestellt) an einer vorbestimmten Stelle im luftdichten
Container gebildet, unmittelbar vor dem hermetischen Schließen des
Absaugstutzens, um den zuvor genannten Vakuumgrad im luftdichten
Behälter
aufrecht zu erhalten. Der Getterfilm wird gebildet durch Erwärmen eines
Gettermaterials, das typischerweise Ba als Hauptbestandteil enthält, mittels
eines Heizelements, einer hochfrequenten Heizung, bis es verdampft
und ein Film aufgetragen wird. Aufgrund der Adsorptionswirkung vom
Getterfilm wird das Innere des luftdichten Behälters typischerweise auf einen
Vakuumgrad von 10–3 Pa bis 10–5 Pa
aufrecht erhalten. Hiernach wird der obige Prozeß als "Getterprozeß" bezeichnet.
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Nachstehend beschrieben ist das Verfahren
der Herstellung der Mehrfachelektronenstrahlquelle des Anzeigefeldes
eines Bilderzeugungsgerätes.
Zu verwendende Kaltkatodeneinrichtungen für die Mehrfachelektronenstrahlquelle
eines Bilderzeugungsgerätes
können
aus beliebigen Material bestehen und haben ein beliebiges Profil,
wenn man sie in einer einfachen Matrixverdrahtungsanordnung in der
Mehrfachelektronenstrahlquelle verwendet. Mit anderen Worten, die
kaltkatodenelektronenimitierenden Einrichtungen können Einrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit
sein, Einrichtungen vom FE Type, Einrichtungen vom MIM Typ, oder Einrichtungen
eines anderen Typs.
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Die Verwendung von elektronenimitierenden
Einrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit
kann jedoch die beste Wahl sein, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen,
das bei geringen Kosten einen großen Anzeigebildschirm bietet.
Genauer gesagt, wie schon früher
beschrieben, erfordern Einrichtungen von FE-Typ hochpräzise Herstelltechniken,
weil die Elektronenimmissionsleistung einer Einrichtung des FE-Typs weitgehend
abhängig
ist von der relativen Lagebeziehung und den Profilen des konischen
Emitters und der Gate-Elektrode, die zur Herstellung eines großen Anzeigebildschirmes
mit reduzierten Kosten unvorteilhaft ist. Im Falle der Verwendung
von Einrichtung des MIM-Typs für
eine Mehrfachelektronenstrahlquelle müssen die Isolationsschichten
und die oberen Elektroden der Einrichtung sehr dünn und gleichförmig sein,
was nachteilig ist bei der Herstellung eines großen Anzeigebildschirms mit
geringen Kosten. Die elektronenimitierenden Einrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit
können
andererseits in einfacher Weise hergestellt werden, so daß ein großer Anzeigebildschirm
leicht und mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Einrichtungen,
die einen elektrisch leitenden Film mit einer elektronenimitierenden
Zone besitzen zwischen einem Paar der Einrichtungselektroden und
teilweise effektiv sind beim Imitieren von Elektronen, können darüber hinaus
leicht hergestellt werden. Derartige Einrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit
sind speziell geeignet zum Vorbereiten einer Mehrfachelektronenstrahlquelle
für ein
Bilderzeugungsgerät
mit einem großen
Anzeigebildschirm, der helle und klare Bilder darstellt. Eine elektronenimitierende
Einrichtung mit Oberflächengleitfähigkeit,
die über
eine elektronenimitierende Zone verfügt und in ihrer Nähe einen
Feinpartikelfilm hat, kann in geeigneter Weise verwendet werden.
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Eine Elektronenimmissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
wird nachstehend als erstes in Hinsicht auf den grundlegenden Aufbau
und den Herstellprozeß beschrieben.
Danach beschrieben wird eine Mehrfachelektronenstrahlquelle mit
einer großen
Anzahl von Einrichtungen, die durch eine einfache Matrixverdrahtung
verbunden sind.
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(Bevorzugte Konfiguration
und bevorzugtes Herstellverfahren einer elektronenimitierenden Einrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit)
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Zwei Haupttypen von elektronenimitierender
Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit,
die über
einen elektrisch leitenden Film feiner Partikel verfügen, einschließlich einer
Elektronenemissionszone sind angeordnet zwischen einem Elektrodenpaar
vom ebenen Typ und vom stufigen Typ.
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(Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen Typ)
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Zuerst beschrieben wird eine Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen Typ in Hinsicht auf die Konfiguration und das Herstellverfahren.
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5A und 5B sind schematische Ansichten,
die eine Elektrodenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen Typ zeigen, wobei 5A eine
Aufsicht ist und 5B eine
Querschnittsseitenansicht ist. Unter Bezug auf die 5A und 5B verfügt die Einrichtung über ein
Substrat 13, ein Paar Einrichtungselektroden 14 und 15,
einen elektrisch leitenden Film 16, eine elektronenemittierende
Zone 17, die durch einen Erregerformierungsprozeß hergestellt
ist, und einen Dünnfilm 18,
der durch einen Erregeraktivierungsprozeß hergestellt wird.
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Das Substrat 13 kann ein
Glassubstrat aus Quarzglas sein, aus Silikatglas oder aus einem
anderen Glas, einem keramischen Substrat aus Aluminiumoxid oder
anderer keramischer Substanz oder ein Substrat, das man gewinnt
durch Auftragen einer Isolationsschicht aus SiO2 auf
einem beliebigen der zuvor aufgelisteten Substrate.
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Während
die Einrichtungselektroden 14 und 15, die gegenüberliegend
angeordnet sind und parallel zum Substrat verlaufen, aus einem hochleitfähigen Material
bestehen können,
enthalten bevorzugte Kandidaten der Materialien Metalle wie Ni,
Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Ag, Cu und Pd und ihre Legierungen, Metalloxide
wie In2O3-SnO2 und Halbleitermaterialien, wie Polysilizium.
Die Elektronen lassen sich herstellen ohne Schwierigkeiten auf dem
Wege kombinierter Verwendung einer Filmerzeugungstechnik, wie Vakuumaufdampfen,
und einer Musterungstechnik, wie Fotolithographie oder Ätzen, obwohl andere
Techniken (beispielsweise Drucken) alternativ eingesetzt werden
können.
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Die Einrichtungselektroden 14 und 15 können ein
passendes Profil abhängig
von der Anwendung der Einrichtung haben. Im allgemeinen ist der
Abstand L, der die Einrichtungselektroden 14 und 15 voneinander trennt,
zwischen Zehnen mehrerer Nanometer und Zehnen von mehreren Mikrometern,
und vorzugsweise zwischen mehreren Mikrometern, wenn die Verwendung
für ein
Bilderzeugungsgerät
gedacht ist. Die Filmdicke d der Einrichtungselektroden 14 und 15 liegt
zwischen Zehnen von mehreren Nanometern und mehreren Mikrometern.
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Der elektrisch leitende Film 16 ist
vorzugsweise ein Film, der aus einer großen Anzahl feiner Partikel (einschließlich inselförmiger Agglomerate)
bestehen, um hervorragende elektronenimitierende Eigenschaften bereitzustellen.
Sieht man durch ein Mikroskop, dann erkennt man, daß der Feinpartikelfilm
eine große
Anzahl feiner Partikel enthält,
die locker verteilt sein können,
fest angeordnet oder wechselweise und zufällig sich überlappen.
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Der Durchmesser der zu verwendenden
Feinpartikel liegt zwischen Zehnen von mehreren Makrometern und
Hunderten von mehreren Nanometern, und vorzugsweise zwischen 1 nm
und 20 nm. Die Dicke des Feinpartikelfilms wird bestimmt als Funktion
verschiedener Faktoren, wie hiernach in mehr Einzelheiten zu beschreiben
ist, wozu die Bedingungen gehören
zur Einrichtung einer guten elektrischen Verbindung mit den Einrichtungselektroden 14 und 15,
jene zum Ausführen
eines erfolgreichen Erregerformierungsprozesses und jene zur Erzielung
eines passenden Wertes für
den elektrischen Widerstand des Feinpartikelfilms selbst. Die Maße liegen
zwischen Zehnen mehrerer Nanometer und Hunderten mehrerer Nanometer,
und vorzugsweise zwischen 1 nm und 50 nm.
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Der elektrisch leitende Film 16 besteht
aus feinen Partikeln eines Materials, das ausgesucht ist aus den
Metallen, wie beispielsweise Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr,
Fe, Zn, Sn, Ta, W und Pb, Oxide wie beispielsweise PdO, SnO2, In2O3,
PbO und Sb2O3, Boride
wie HfB2, ZrB2,
LaB6, CeB6, YB4 und GdB4, Karbide
wie beispielsweise TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC und WC, Nitride wie TiN,
ZrN und HfN, Halbleiter, wie Si und Ge sowie Kohlenstoff.
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Der elektrisch leitende Film 16 besteht
aus einem Feinpartikelfilm und zeigt normalerweise einen Widerstand
zwischen 103 und 107 Ω/☐.
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Angemerkt sei, daß der elektrisch leitende Film 16 und
die Einrichtungselektroden 14 und 15 eingerichtet
sind zum Realisieren einer stufigen Abdeckung relativ zueinander.
Während
die Einrichtungselektroden 14 und 15 auf dem Substrat 13 angeordnet
sind und dann der elektrisch leitende Film 16 teilweise
bedeckend aufgelegt ist, um die Einrichtungselektroden 14 und 15 in
den 5A und 5B teilweise zu überdecken,
ist es, falls dies erforderlich ist, können die Einrichtungselektroden
abwechselnd auf den elektrisch leitenden Film gelegt werden.
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Die elektronenemittierende Zone 17 ist
Teil des elektrisch leitenden Films 16 und enthält einen
oder mehrere Spalte, die einen elektrisch hohen Widerstand haben
und die typischerweise Risse sind, die als Ergebnis eines Erregerprozesses
erzeugt werden, wie nachstehend beschrieben ist. Der Riß kann feine
Partikel von einem Durchmesser zwischen zehn und mehreren Nanometern
und Zehnen von mehreren Nanometern haben. 5A und 5B zeigen
die elektronenemittierende Zone 17 nur schematisch, weil
es keinen Weg gibt, genau den Ort und das Profil der elektronenemittierenden
Zone 17 genau zu kennen.
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Der Dünnfilm 18 besteht
aus Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung und bedeckt die
elektronenemittierende Zone 17 und deren Nähe. Der
Dünnfilm 18 wird
erzeugt als Ergebnis eines Erregeraktivierungsprozesses, der nach
einem Erregerformierungsprozeß durchgeführt wird,
wie hiernach in mehr Einzelheiten zu beschreiben ist.
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Der Dünnfilm 18 besteht
aus monokristallinem Graphit, polykristallinem Graphit, nichtkristallinem
Kohlenstoff oder einer Verbindung dieser. Die Dicke des Dünnfilm 18 beträgt weniger
als 50 nm, und vorzugsweise weniger als 30 nm.
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Erneut sei erwähnt, daß die Dünnfilme 18 nur schematisch
in den 5A und 5B dargestellt sind, weil es
keinen Weg gibt, exakt die Orte und Profile zu kennen.
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Während
die grundlegende Konfiguration einer elektronenemittierenden Einrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
zuvor beschrieben wurde, werden nachstehend Einrichtungen beschrieben,
die im laufenden Modus der Anwendung der Erfindung verwendet werden.
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Das Substrat 13 besteht
aus einem Silikatglas, und die Einrichtungselektroden 14 und 15 bestehen aus
einem dünnen
Ni Film. Die Einrichtungselektroden haben eine Dicke von 100 nm
und sind voneinander mit L = 2 μm
beabstandet.
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Der Feinpartikelfilm enthält Pd oder
PdO als Hauptbestandteil und hat eine Dicke von etwa 10 nm und eine
Breite W von 100 μm.
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Nachstehend anhand der 6A bis 6E beschrieben ist ein Herstellungsverfahren
einer elektronenemittierenden Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen Typ, wobei die Figuren schematisch seitliche Querschnittsansichten
und eine Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
in unterschiedlichen Herstellschritten zeigen. Die Komponenten der
Einrichtung sind jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen wie
jene in den 5A und 5B.
- 1)
Nach sorgfältigem
Reinigen eines Substrates 13 mit einem Waschmittel, reinem
Wasser und einem organischen Lösungsmittel
wird das Material eines Paares von Einrichtungselektroden auf dem
Substrat 13 durch Aufschichten aufgetragen. (Das Material
kann aufgetragen werden durch Aufdampfen, Aufsprühen oder irgend eine andere
Filmerzeugungstechnik, bei der Vakuum eingesetzt wird). Danach werden
ein paar Einrichtungselektroden 14 und 15 erzeugt,
wie in 6A gezeigt,
durch Mustang einschließlich
der Verwendung der Fotolithographietechnik und Ätztechnik.
- 2) Wie in 6B gezeigt,
wird dann ein elektrisch leitender Dünnfilm 16 auf dem
Substrat 13 erzeugt. Genauer gesagt, ein Feinpartikelfilm
wird durch Beaufschlagen mit einer organischen Metallösung auf
das Substrat 13 erzeugt, das ein paar Einrichtungselektroden 14 und 15 trägt, trockenen
und danach tempern. Der Film wird hergestellt, um ein gewünschtes
Muster durch Fotolithographie und Ätzen zu erhalten. Die organische
Metallösung
kann ein Hauptbestandteil enthalten, das eines der zuvor aufgelisteten
Metalle ist, die für
den elektrisch leitenden Film gedacht sind. Pd wurde als Hauptbestandteil
in den hiernach beschriebenen Beispielen verwendet. Während die
organische Metallösung
durch Tauchen aufgetragen wurde, können auch andere Techniken
eingesetzt werden, wie jene, die Schleudern oder Sprühen verwenden,
als Alternative.
Ein elektrisch leitender Film feiner Partikel
kann gebildet werden mittels Vakuumaufdampfung, durch Sprühen oder
durch chemische Dampfphasenauftragung anstelle der oben beschriebenen
Anwendung der organischen Metallösung.
- 3) Danach wird der elektrisch leitende Film einem Erregerformierungsprozeß unterzogen,
bei dem eine passende Spannung an die Einrichtungselektroden 14 und 15 von
einer Formierungsstromquelle 19 angelegt wird, um eine
elektronenemittierende Zone 17 zu schaffen, wie in 6C gezeigt.
Beim Erregerformierungsprozeß wird der
elektrisch leitende Film 16, der aus dem Feinpartikelfilm
besteht, elektrisch erregt und lokal zerstört, deformiert oder transformiert,
um einen Bereich zu erzeugen, der eine zur Emission von Elektronen
geeigneten Struktur hat. Der Bereich, der gezwungen wird, eine Struktur
zu bekommen, die zur Emission von Elektronen geeignet ist (oder
die elektronenemittierende Zone 17), hat einen oder mehrere
Risse im Dünnfilm.
Angemerkt sei, daß der
elektrische Widerstand zwischen den Einrichtungselektroden 14 und 15 dramatisch
ansteigt, wenn einmal die elektronenemittierende Zone 17 im elektrisch
leitenden Film erzeugt ist.
7 zeigt
die Wellenform einer Spannung, die in geeigneter Weise die Einrichtungselektroden
aus einer Formierungsstromquelle 19 beaufschlagt, um die
Erregerformierung durchzuführen.
Eine Impulsspannung kann vorteilhafter Weise verwendet werden für den Prozeß der Erregerformierung,
der durchzuführen
ist bezüglich
des elektrisch leitenden Films, der aus dem Feinpartikelfilm besteht.
In Beispielen, die nachstehend zu beschreiben sind, wird eine Dreiecksimpulsspannung
mit einer Impulsbreite T1 angewandt, wie in 7 gezeigt, mit einem Impulsintervall
T2, im Verlauf der Herstellung einer elektronenemittierenden Einrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit.
Die Höhe
Vpf der Dreiecksimpulsspannung wurde allmählich erhöht. Ein Überwachungsimpuls Pm wurde
dem Dreiecksimpuls zu passenden regelmäßigen Intervallen hinzugefügt, und
der elektrische Strom wurde mittels eines Strommessers 20 überwacht,
um den Fortschritt der Formierung der elektronenemittierenden Zone 17 zu überwachen.
Im
nachstehend beschriebenen Beispiel wurden die Impulsbreite T1 und
das Impulsintervall T2 zu 1 ms beziehungsweise zu 10 ms gewählt, wohingegen
die Impulswellenhöhe
Vpf um 0,1 V bei jedem Impuls im Vakuum eines Grades von etwa 10–3 Pa
angehoben wurde. Der Überwachungsimpuls
Pm wurde alle fünf
Impulse der Dreieckswelle hinzugefügt. Eine Spannung Vpm von 0,1
V wurde verwendet für
den Überwachungsimpuls,
so daß keine
nachteilige Wirkung des Überwachungsimpulses
im Prozeß der
Erregerformierung beobachtet werden konnte. Die elektrische Erregung
für den
Erregerformierungsprozeß wurde
abgeschlossen, als der elektrische Widerstand zwischen den Einrichtungselektroden 14 und 15 angestiegen
war auf 1 × 106 Ω oder
der beobachtete Strom auf dem Strommesser 20 unter 1 × 10–7 A
sank, während
der Überwachungsimpuls
anlag.
Während
bevorzugte Erregerformierungsprozeduren zuvor für eine Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
beschrieben wurden, können
die Bedingungen zur Erregerformierung vorzugsweise in passender
Weise modifiziert werden, wenn das Material und die Filmdicke des
Feinpartikelfilms, der Abstand den Einrichtungselektroden und/oder
der Elemente der elektronenemittierenden Einrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
geändert
werden.
- 4) Nach der Erregerformierungsoperation wurde die Einrichtung
einem Erregeraktivierungsprozeß unterzogen,
um die Elektronenemissionseigenschaft der Einrichtung zu verbessern.
-
Der Aktivierungsprozeß ist ein
solcher, bei dem die vom Erregerformierungsprozeß erzeugte Elektronenemissionszone 17 elektrisch
erregt wird, um Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung auf
oder nahe der elektronenemittierenden Zone aufzutragen. In 6D sind die Auftragungen
von Kohlenstoff oder einer Kohlenstoffverbindung schematisch als
Glieder 18 gezeigt. Als Ergebnis des Erregeraktivierungsprozesses wird
der Emissionsstrom der Einrichtung typischerweise um mehr als das
Hundertfache angehoben für
die gleiche Spannung, die anliegt, wenn der Vergleich mit dem Emissionsstrom
der Einrichtung vor dem Erregeraktivierungsprozeß erfolgt.
-
Genauer gesagt, in einem Aktivierungsprozeß kann eine
Impulsspannung periodisch an die Einrichtung im Vakuum eines Grades
von 10–1 Pa
bis 10–4 Pa
angelegt werden, um Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung
aufzutragen, die aus den organischen Verbindungen herrührt, die
im Vakuum zurückbleiben.
Die Auftragungen 18 sind jene aus monokristallinem Graphit,
polykristallinem Graphit, nichtkristallinem Kohlenstoff oder einer
Mischung dieser und haben eine Filmstärke, die geringer als 50 nm
und vorzugsweise geringer als 30 nm ist.
-
8A zeigt
die Wellenform einer Impulsspannung, die die Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
aus einer Aktivierungsstromquelle 21 beaufschlagen kann.
-
Im Beispiel der Herstellung einer
Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit, wie sie hiernach beschrieben
wird, wurde eine rechteckige Impulsspannung mit einer konstanten
Impulswellenhöhe für den Erregeraktivierungsprozeß verwendet.
Die Impulswellenhöhe
Vac, die Impulsbreite T3 und das Impulsintervall T4 der Rechteckimpulsspannung
waren 14 V, 1 ms beziehungsweise 10 ms. Während die obigen Werte der
Impulsspannung zur Herstellung einer Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit im
laufenden Modus der Herstellung ausgewählt wurden, muß ein anderer
Satz von Figuren ausgewählt
werden zum Herstellen der Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit,
die einer andere Konfiguration hat.
-
Eine Gleichspannungs-Hochspannungsstromquelle 23 und
ein Strommesser 24 in 6D sind
mit der Anode 22 zum Messen des Emissionsstroms Ie verbunden,
den die Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit
emittiert. Wenn der Aktivierungsprozeß nach Installieren des Substrats 13 im
Anzeigefeld ausgeführt
wird, dann erfolgt die Verwendung der Fluoreszenzebene des Anzeigefeldes
als Anode 22.
-
Während
der an der Einrichtung aus der Aktivierungsstromquelle 21 angelegten
Spannung wird der Fortschritt des Erregeraktivierungsprozesses überwacht
durch Betrachten des Emissionsstromes Ie mittels Strommesser 24,
um die Arbeitsweise der Aktivierungsstromquelle 21 zu steuern. 8B zeigt den Emissionsstrom Ie,
den der Strommesser 24 mißt. Da eine Impulsspannung
zum Ansteuern aus der Aktivierungsstromquelle 21 anliegt,
erhöht
sich der Emissionsstrom Ie mit der Zeit, bis er einen Sättigungspunkt
erreicht, wonach der Emissionsstrom im wesentlichen auf diesem konstanten
Pegel bleibt. Der Erregeraktivierungsprozeß wird abgeschlossen durch
Aufheben der Spannungsbeaufschlagung aus der Aktivierungsstromquelle 21, wenn
der Emissionsstrom Ie in den Sättigungspunkt
gegangen ist.
-
Erneut sei angemerkt, daß, während die
obigen Werte der Impulsspannung für den aktuellen Modus der Herstellung
einer Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit ausgewählt sind,
ein anderer Satz für
Figuren ausgewählt
wird für
die Herstellung einer Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit,
die einen anderen Aufbau hat.
-
Auf diese Weise wird somit eine Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
des ebenen Typs hergestellt, die die in 6E gezeigte Konfiguration hat.
-
(Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom stufigen Typ)
-
9 ist
eine schematische Seitenquerschnittsansicht einer Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom stufigen Typ, die die grundlegende Konfiguration zeigt mit einer
Elektronenemissionszone und benachbarten Bereichen, die aus einem
Feinpartikelfilm bestehen. Unter Bezug auf 9 ist ein Substrat 25 vorhanden,
ein Paar Einrichtungselektroden 26 und 27, ein
stufenförmiger
Abschnitt 28, ein elektrischleitender Film 29 aus
einem Feinpartikelfilm, eine elektronenemittierende Zone 30,
die aus einem Erregerformierungsprozeß hervorgegangen ist, sowie
ein Dünnfilm 31,
der durch einen Erregerformierungsprozeß gebildet wurde.
-
Diese Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom stufigen Typ unterscheidet sich von der Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen Typ darin, daß eine
der Einrichtungselektroden oder die Elektrode 26 auf dem
stufenförmigen
Abschnitt 28 angeordnet ist, und daß der elektrischleitende Film 29 eine
querverlaufende Oberfläche
des stufenförmigen
Abschnitts 28 bedeckt. Die Höhe Ls des stufenförmigen Abschnitts 28 dieser
Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit vom stufigen Typ entspricht
somit dem Abstand L zwischen den Einrichtungselektroden der Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen Typ. Das Substrat 25, die Einrichtungselektroden 26 und 27 und
der elektrischleitende Film 29, der den Feinpartikelfilm
einer Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit vom stufigen Typ enthält, kann
bestehen aus irgendeinem der Materialien, die zuvor für die Gegenstücke einer
Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit vom ebenen Typ vorgesehen
sind. Der stufenförmige
Abschnitt 28 besteht typischerweise aus einem elektrisch
isolierenden Material, beispielsweise aus SiO2.
-
(Eigenschaften der Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit,
die in einem Anzeigegerät Verwendung
findet)
-
Eine Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
vom ebenen oder vom stufigen Typ, vorbereitet in einer zuvor beschriebenen
Weise, zeigt folgende charakteristische Merkmale.
-
10 zeigt
schematisch einen Graphen, der die Beziehung von Einrichtungsspannung
Vf zum Emissionsstrom Ie und diejenige der Einrichtungsspannung
Vf zum Einrichtungsstrom If veranschaulicht. Angemerkt sei, daß unterschiedliche
Einheiten beliebig ausgewählt
sind für
den Emissionsstrom Ie und den Einrichtungsstrom If in 10 in Hinsicht auf die
Tatsache, daß der
Emissionsstrom Ie eine Stärke
besitzt, die weit geringer als diejenige des Einrichtungsstromes
If, so daß sich
für diese
nicht derselbe Maßstab
verwenden läßt und die
Beziehung in signifikanter Weise abhängig vom Profil der Einrichtung
und den Auslegungsparametern variieren kann.
-
Eine Elektronenemissionseinrichtung,
die für
ein Bilderzeugungsgerät
zu verwendet ist, hat drei bemerkenswerte charakteristische Eigenschaften
in Hinsicht auf den Emissionsstrom Ie, wie nachstehend zu beschreiben
ist.
-
Erstens zeigt die Elektronenemissionseinrichtung
einen plötzlichen
scharfen Anstieg des Emissionsstroms Ie, wenn die angelegte Spannung
einen gewissen Wert überschreitet
(der nachstehend als Schwellwertspannung Vth bezeichnet ist), wohingegen
der Emissionsstrom Ie praktisch nicht feststellbar ist, wenn die angelegte
Spannung unterhalb des Schwellwertes Vth liegt. Anders gesagt, die
Elektronenemissionseinrichtung ist eine nichtlineare Einrichtung
mit einer klaren Schwellwertspannung Vth bezüglich des Emissionsstroms Ie.
-
Da zweitens der Emissionsstrom Ie
abhängig
von der Einrichtungsspannung Vf variiert, kann ersterer in effektiver
Weise durch letzteren gesteuert werden.
-
Drittens können die elektrischen Ladungen
von Elektronen, die die Einrichtung emittiert, gesteuert werden
durch die Zeit, während
der die Einrichtungsspannung Vf anliegt, weil der Emissionsstrom
Ie schnell auf die Einrichtungsspannung Vf reagiert.
-
Wegen der obigen auffälligen charakteristischen
Merkmale kann ein effektives Anzeigegerät erstellt werden unter Verwendung
der Elektronenemissionseinrichtung mit Oberflächenleitfähigkeit. In einem Anzeigegerät, das beispielsweise
eine große
Anzahl von oberflächenleitenden
Emissionseinrichtungen gemäß der Anzahl
der Pixel hat, können
Bilder durch sequentielles Abtasten des Anzeigebildschirms dargestellt
werden, wobei das obige erste charakteristische Merkmal in Erscheinung
tritt. Mit einem solchen Anzeigegerät wird eine Spannung oberhalb
der Schwellwertspannung Vth eine jede der Einrichtungen beaufschlagen,
die ausgewählt ist,
als Funktion der gewünschten
Leuchtdichte emittierten Lichts angesteuert zu werden, während eine
Spannung unterhalb der Schwellwertspannung Vth jede der nicht ausgewählten Einrichtungen
beaufschlagt. Der Anzeigebildschirm kann nachfolgend abgetastet
werden zur Anzeige von Bildern durch Auswahl von anzusteuernden
Einrichtungen, auch in sequentieller Weise. Bilder mit komplizierten
Tönen können darüber hinaus
angezeigt werden durch Steuern der Leuchtdichte emittierten Lichts,
wodurch die zuvor identifizierten zweiten und dritten charakteristischen
Merkmale in Erscheinung treten.
-
(Konfiguration einer Mehrfachelektronenstrahlquelle
mit einer großen
Anzahl von Einrichtungen und einer einfachen Matrixverdrahtungsanordnung)
-
Nachstehend beschrieben ist eine
Mehrfachelektronenstrahlquelle mit einer großen Anzahl von elektronenemittierenden
Einrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit,
die angeordnet sind auf einem Substrat und bereitgestellt sind mit
einer einfachen Matrixverdrahtung.
-
11 ist
eine schematische Aufsicht auf eine Mehrfachelektronenstrahlquelle,
die für
ein in 2 dargestelltes
Anzeigefeld zu verwenden ist. Eine Anzahl von Elektronenemissionseinrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit,
die eine in den 5A und 5B gezeigte Konfiguration
aufweisen, sind in einer Gliederung eines Substrats angeordnet und
verbunden mit jeweiligen X-Leitungselektroden 9 und entsprechenden
Y-Leitungselektroden 12, die eine einfache Matrixverdrahtungsanordnung
bereitstellen. Eine Isolationsschicht, die nicht dargestellt ist,
ist angeordnet bei jedem der Kreuzungspunkte der X-Leitungselektroden 9 und
der Y-Leitungselektroden 12 zur elektrischen Isolation
dieser Elektroden. 12 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 in 11.
-
Eine Mehrfachelektronenstrahlquelle
mit einer zuvor beschriebenen Konfiguration läßt sich bereitstellen durch
Bilden von X-Leitungselektroden 9, Y-Leitungselektroden 12,
einer Zwischenelektrodenisolationsschicht, die nicht dargestellt
ist, und Einrichtungselektroden und elektrischleitenden Dünnfilmen
für Elektronenemissionseinrichtungen
mit Oberflächenleitfähigkeit
auf einem Substrat und indem die Elektronenemissionseinrichtung
mit Oberflächenleitfähigkeit
einem Erregerformierungsprozeß und
einem Erregeraktivierungsprozeß unterzogen
wird, wenn man diesen jeweils einen Strom über die X-Leitungselektroden 9 und
die Y-Leitungselektroden 12 zuführt.
-
Nachstehend beschrieben sind Bezugsbeispiele,
die nützlich
sind, die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung
zu beschreiben.
-
(Bezugsbeispiel 1, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Unter Bezug auf 1 in diesem Beispiel wurden eine Vielzahl
von Elektronenquelle 1 mit Oberflächenleitfähigkeit, die der Erregerformierung
zu unterziehen waren, auf einer hinteren Platte 2 gebildet.
Genauer gesagt, insgesamt wurden 160 × 720 elektronenemittierende
Einrichtungen mit Oberflächenleitfähigkeit,
die eine in 12 gezeigte
Konfiguration besitzen, zum Erzeugen einer Matrix auf der hinteren
Platte 2 gebildet, die aus einem gereinigtem Silikatglas
hergestellt war. Die Einrichtungselektroden 14 und 15 waren
aus einem durch Aufsprühen
hergestellten Ni-Film hergestellt, und die X-Leitungselektroden 9 und
die Y-Leitungselektroden 12 bestanden aus Ag und wurden
durch Siebdruck erzeugt. Der elektrischleitende Dünnfilm 16 einer
jeden Einrichtung bestand aus einem PdO-Feinpartikelfilm, der hergestellt
wurde durch Tempern einer Pd-Aminokomplexlösung.
-
Wie in 4A gezeigt,
arbeitete der Fluoreszenzfilm 5 als Bilderzeugungsglied
und wurde hergestellt durch Anordnen streifenförmige Fluoreszenzglieder 5a der
Primärfarben
parallel entlang der Y-Richtung, die durch schwarze Streifen 5b getrennt
waren. Schwarze Streifen 5b wurden nicht nur in der Y-Richtung
zum Trennen benachbart vorgesehener Fluoreszenzglieder 5a angeordnet,
sondern ebenfalls in X-Richtung, um die Pixel zu trennen, die in
Y-Richtung angeordnet waren. Die schwarzen Streifen 5b waren
so konfiguriert, daß sie
auf sich jeweilige Abstandshalter 10 unterbringen konnten.
Genauer gesagt, die elektrischleitenden schwarzen Streifen 5b wurden
zuerst gebildet, und dann wurden die Fluoreszenzmaterialien der
Primärfarben auf
den jeweiligen Zwischenräume
der schwarzen Streifen 5b angeordnet, um die Fluoreszenzglieder 5a der Primärfarben
zu schaffen. Die schwarzen Streifen 5b bestanden aus einem
Material, das Graphit als Hauptbestandteil enthält, der allgemein üblich ist
für die
schwarzen Streifen. Die Fluoreszenzmaterialien wurden mittels einer
Schlämmtechnik
auf das Glassubstrat 4 aufgetragen.
-
Nach Einrichten des Fluoreszenzfilms 5 wurde
die Innenfläche
des Fluoreszenzfilms 5 in einem Prozeß geglättet, der normalerweise mit "Schichten" bezeichnet wird,
und dann wurde der Metallrücken 6 auf
der Innenfläche
auf der Seite des Fluoreszenzfilms, die näher an der Elektronenquelle
liegt, durch Vakuumaufdampfung von Aluminium gebildet. Während eine
durchsichtige Elektrode auf der Außenseite des Fluoreszenzfilms 5 auf
der Vorderplatte 7 gebildet werden kann, zwischen dem Glassubstrat
und dem Fluoreszenzfilm, um die elektrische Leitfähigkeit
des Fluoreszenzfilms 5 zu verbessern, wurde in diesem Beispiel
keine solche Elektrode geschaffen, weil der Metallrücken einen
hinreichenden Grad an elektrischer Leitfähigkeit bot.
-
Jeder der Abstandshalter 10 wurde
hergerichtet durch Bilden eines Siliziumnitridfilms in einer Stärke von
0,5 μm als
eine Na-Blockschicht 10b auf einem Isoliersubstrat 10a (3,8
mm breit, 200 μm
dick und 20 mm lang) aus einem gereinigtem Silikatglas und dann
durch Bilden eines Nitridfilms aus einer Cr/Al-Legierung 10c darauf.
-
Der Cr/Al-Nitridfilm dieses Beispiels
wurde hergestellt durch gleichzeitiges Sprühen von Cr- und Al-Targets
in einer Atmosphäre
einer Mischung von Argon und Stickstoff durch ein Sprühsystem. 14 zeigt in schematischer
Weise das Sprühsystem,
das für
dieses Beispiel Verwendung fand. Unter Bezug auf 14 gezeigt sind eine Schichtbildungskammer 41,
ein Abstandsglied 42, Cr- und Al-Targets 43 und 44,
Hochfrequenzleistungsquellen 45 und 47, die jeweilige
Targets 43 beziehungsweise 44 mit hochfrequenter
Spannung beaufschlagen, Anpaßboxen 46 und 48 sowie
Zuführstutzen 49 und 50 zum
Zuführen
von Argon beziehungsweise Stickstoff.
-
Argon und Stickstoff wurden in die
Schichtbildungskammer 41 eingeführt, um jeweilige Partialdrücke von
0,5 Pa beziehungsweise 0,2 Pa aufzuzeigen, und eine Hochfrequenzspannung
wurde an jedes der Targets und an das Abstandssubstrat angelegt,
um Veranlassung zu einer elektrische Entladung zum Sprühen zu geben.
Die Zusammensetzung des aufgetragenen Films wurde modifiziert durch
Regeln der Leistung, die den jeweiligen Targets zugeführt wurde,
um den optimalen Widerstand zu bekommen. Folgende drei unterschiedliche
Cr/Al-Nitridfilme
wurden in diesem Beispiel für
drei Sätze
von Abstandshaltern hergerichtet.
- (1) Das Al-Target
und das Cr-Target wurden für
4 Minuten mit 500 W beziehungsweise 25 W beaufschlagt. Die Filmstärke betrug
43 nm und der spezifische Widerstand betrug 2,5 Ωm.
- (2) Das Al-Target und das Cr-Target wurden für 20 Minuten mit 500 W beziehungsweise
12 W beaufschlagt. Die Filmstärke
betrug 200 nm und der spezifische Widerstand betrug 2,4 × 103 Ωm.
- (3) Das Al-Target und das Cr-Target wurden für 8 Minuten mit 500 W beziehungsweise
10 W beaufschlagt. Die Filmstärke
betrug 80 nm und der spezifische Widerstand betrug 4,5 × 106 Ωm.
-
Dann wurde das Bilderzeugungsgerät mit dem
jeweiligen Satz von Abstandshaltern hergerichtet. Um eine zuverlässige elektrische
Verbindung zwischen einem jeden der Abstandshalter 10,
der jeweiligen X-Richtungsleitung und dem Metallrücken 10 herzustellen,
wurde eine Al-Elektrode 11 auf dem Verbindungsbereich des
Abstandshalters 10 gebildet. Die Elektrode 11 bedeckte
auch die vier Seitenwände
des Abstandshalters 10, der zum Inneren der Hülle 8 um
50 μm von
der X-Richtungsleitung hin zur vorderen Platte und um 300 μm vom Metallrücken hin
zur hinteren Platte beabstandet war. Angemerkt sei jedoch, das eine
Elektrode 11 wegfallen kann, wenn eine zuverlässige elektrische
Verbindung ohne Verwendung dieser hergestellt werden kann. Die Abstandshalter 10,
beschichtet mit einem Cr/Al-Nitridfilm 10c wurden dann
mit der vorderen Platten 7 zu regelmäßigen Intervallen befestigt.
-
Danach wurde die vordere Platte 7 mit
3,8 mm über
den Elektronenquellen 1 mit dem Stützrahmen 3 (Seitenwände) dazwischen
angeordnet, und die hintere Platte 2, die vordere Platte 7,
der Stützrahmen 3 und die
Abstandshalter 10 wurden fest an Verbindungen dieser verbunden.
-
Genauer gesagt, Fritteglas wurde
auf die hintere Platte 2 und den Stützrahmen 3 an Verbindungen
und auch an der vorderen Platte 7 und dem Stützrahmen 3 an
Verbindungen dieser angebracht (während elektrischleitendes Fritteglas
an den Verbindungen der Abstandshalter und der vorderen Platte verwendet
wurde), und diese wurden miteinander luftdicht verbunden durch Tempern
dieser bei 430°C
für mehr
als 10 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre, um den Nitridfilm aus Aluminium
und das Übergangsmetall
auf der Oberfläche
der Abstandshalter daran zu hindern, oxidiert zu werden. Elektrischleitendes
Fritteglas, das Au-beschichtete Siliziumdioxidpaletten enthält, wurde
bei den schwarzen Streifen 5b (Breite: 300 μm) auf der
vorderen Platte 7 angewandt, um eine elektrische Verbindung
zwischen der ladungsverringernden Schicht auf den Abstandshaltern
und der vorderen Platte 7 herzustellen. Der Metallrücken wurde
teilweise in Bereichen beseitigt, bei denen die Abstandshalter hervorstehen.
-
Das Innere der hergerichteten Hülle 8 wurde
dann evakuiert durch einen Absaugstutzen mittels einer Vakuumpumpe,
um einen hinreichend niedrigen Druck herzustellen, und danach wurde
eine Spannung an die Einrichtungselektroden 14, 15 der
elektronenemittierenden Einrichtungen im Wege externer Anschlüsse Dx1 bis
Dxm und Dy1 bis Dyn des Behälters
angelegt, um eine elektronenemittierende Zone 17 zu schaffen,
in der alle elektronenemittierenden Einrichtungen 1 in
einem Erregerformierungsprozeß hergestellt
werden. 7 zeigt die
Wellenform der beim Erregerformierungsprozeß verwendeten Spannung.
-
Dann wurde Aceton in den Vakuumbehälter über den
Absaugstutzen eingeführt,
bis der Innendruck 0,133 Pa erreicht hatte. Danach wurde der Erregeraktivierungsprozeß durchgeführt, um
Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung durch periodisches Anlegen
eines Spannungsimpulses an die Einrichtungselektroden anzulagern
mittels externer Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn des Behälters. 8A zeigt die Wellenform der im Erregeraktivierungsprozeß verwendeten
Spannung.
-
Nachfolgend wurde der gesamte Behälter auf
200°C für 10 Stunden
erwärmt,
um das Innere vollständig
auf ein Druckniveau von etwa 10–4 Pa
zu evakuieren, und dann wurde der Absaugstutzen geschlossen durch
Erwärmen
und Schmelzen mittels eines Gasbrenners zur luftdichten Versiegelung
des Gefäßes 8.
-
Letztlich wurde der Behälter einem
Getterprozeß unterzogen,
um das Vakuum im Inneren nach Versiegeln aufrecht zu erhalten.
-
Abtastsignale und Modulationssignale
wurden aus einem Signalerzeugungsmittel (nicht dargestellt) an die
Elektronenemissionseinrichtungen 1 des fertiggestellten
Bilderzeugungsgerätes über externe
Anschlüsse
Dx1 bis Dxm und Dy1 bis Dyn angelegt, um das Emittieren von Elektronen
zu veranlassen, während
eine hohe Spannung am Metallrücken 6 über den
Hochspannungsanschluß Hv
anlag, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und sie zu
veranlassen, mit dem Fluoreszenzfilm 5 zu kollidieren,
um die Fluoreszenzglieder zu erregen, damit Licht zur Darstellung
von Bildern emittiert wird. Die Spannung Va, die am Hochspannungsanschluß Hv anlag,
lag zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf zwischen den Einrichtungselektroden 14, 15 einer
jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 betrug 14
V.
-
Die Tabelle 1 unten zeigt den Widerstand
der ladungsverringernden Schicht 10c der Abstandshalter 10 und
deren Eigenschaften, die in diesen Beispielen erzielt wurden.
-
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde der
Widerstand nach der Filmformierung und nach der Feldaufbereitung
zum Nachweis beobachtet, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand in den gesamten Prozessen beobachtet
wurde. Diese Tatsache zeigt auf, daß der Cr/Al-Nitridfilm sehr
stabil war und hervorragend als ladungsverringernde Schicht arbeitete.
-
Wenn das Bilderzeugungsgerät, bereitgestellt
mit den Abstandshaltern, die einen spezifischen Widerstand von 2,4 × 103 Ωm
haben, zum Betrieb angesteuert wurde, wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken,
einschließlich
jener aufgrund von Elektronen, die aus den Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittiert
werden, die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, zu regelmäßigen Intervallen
gebildet und zweidimensional verteilt, so daß sehr klare und reproduzierbare
Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache zeigt auf, daß die Abstandshalter 10 keinerlei
Anlaß für irgendeine
Störung
gaben, die die Elektronen von ihren Bahnen ablenken konnte, und
daß die
Abstandshalter absolut nicht elektrisch aufgeladen waren. Der Temperaturkoeffizient des
Widerstands vom verwendeten Material betrug –0,3%, und es wurde kein thermisches
Weglaufen bei Va = 5 kV beobachtet.
-
Eine Spannung, die 2 kV überstieg,
konnte nicht an die Abstandshalter mit einem spezifischen Widerstand
von 2,5 Ωm
angelegt werden, weil die Stromverbrauchsrate fast auf 1 W bei Va
= 2 kV ging. Während die
Abstandshalter mit dem spezifischen Widerstand in der Größe von 4,5 × 106 Ωm
keinerlei thermisches weglaufen zeigten, wurde ladungsverringernde
Wirkung schwach und störte
Bilder, bei denen einige Elektronenstrahlen nach unten zu den Abstandshaltern
abgelenkt waren.
-
Als Ergebnis einer XPS-Beobachtung
(Beobachtung mit einem Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer)
wurden Nitriergrade (das Verhältnis
der Konzentration von Aluminiumatomen des Aluminiumnitrids/Konzentration
der Aluminiumatome) der Proben von diesem Beispiel mit 78, 77 beziehungsweise
73% gefunden.
-
(Vergleichendes Bezugsbeispiel,
das nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Zum Vergleich wurde die Cr/Al-Nitridschicht
ersetzt durch einen SnO2-Film, unter Verwendung
derselben Prozeduren wie beim Beispiel 1 (Widerstand: 6,7 × 108 Ω,
Filmdicke: 5 nm). 14 zeigt
das Sprühsystem unter
Verwendung dieses vergleichenden Beispiels. Die Metallsprühziele wurden
ersetzt durch ein SnO2-Target. Nur Argongas
wurde verwendet für
einen Gesamtdruck von 0,5 Pa im Sprühprozeß, für den eine Leistung mit einer
Rate von 500 W für
fünf Minuten
angeliefert wurde.
-
Der elektrischleitende Film 10c zeigte
in allen Zusammenbauschritten bemerkenswerte Fluktuationen. Nach
den Zusammenbauschritten betrugen der spezifische Widerstand und
der Widerstand 9,2 × 10–2 Ωm beziehungsweise
1,8 × 106 Ω,
und von daher konnte Va nicht auf 1 kV erhöht werden. Mit andere Worten,
der Widerstand fluktuierte bemerkenswert in einer undefinierbaren
Weise während
des Herstellprozesses der Anzeige, so daß der Widerstand weitestgehend
variierte, wenn der Prozeß vorüber war.
Es gab folglich keinen Weg, den Widerstand zu steuern. Darüber hinaus
wurde ein SnO2-Film mit einem spezifischen
Widerstandswert dünner
als 1 nm vorgesehen, wodurch der Widerstand noch unkontrollierbarer
wurde.
-
(Bezugsbeispiel 2, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterschied sich
vom Beispiel 1 darin, daß der
Cr/Al-Nitridfilm 10c und die Abstandshalter 10 vom
Beispiel 1 in diesem Beispiel ersetzt wurden durch einen Ta/Al-Nitridfilm. Der Ta/Al-Nitridfilm
dieses Beispiels wurde erzeugt durch Sprühen von Ta- und Al-Targets
gleichzeitig in einer Atmosphäre
einer Mischung von Argon und Stickstoff mittels eines Sprühsystems. 14 zeigt in schematischer
Weise das Sprühsystem
für dieses
Beispiel. Argon und Stickstoff wurden in die Filmerzeugungskammer 41 eingeführt, um
jeweilige Partialdrücke
von 0,5 Pa beziehungsweise 0,2 Pa zu zeigen, und eine Hochfrequenzspannung
beaufschlagte jedes der Targets und das Abstandshaltersubstrat,
um Veranlassung für
eine elektrische Entladung zum Sprüchen zu geben. Die Zusammensetzung
des aufgetragenen Films wurde modifiziert durch Regulieren der Leistungen,
die den jeweiligen Targets zugeführt
wurden, um einen optimalen Widerstand zu erhalten.
-
Ein Ta/Al-Nitridfilm wurde hergerichtet,
indem dem Al-Target und dem Ta-Target 500 W beziehungsweise 150
W für 11
Minuten zugeführt
wurden. Die Filmdicke betrug 150 nm und der spezifische Widerstand betrug
6,2 × 103 Ωm.
Der Temperaturkoeffizient vom Widerstand war –0,04%.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät hergerichtet
durch Verwendung der zuvor beschriebenen Abstandshalter 10 und
zur Bewertung wie in Beispiel 1 betrieben.
-
Die an den Hochspannungsanschluß Hv angelegte
Spannung Va war zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf zwischen
den Elektroden 14 und 15 einer jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 betrug 14
V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde beobachtet vor Einrichtung der Abstandshalter, nach Bonden
dieser mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren
Platten und nach der Evakuierung und einem jedem der Erregerprozesse,
um nachzuweisen, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand in allen Prozessen zu beobachten
waren.
-
Dann wurde der Widerstand in kleinen
Bereichen des Abstandshalters beobachtet, einschließlich jener,
die sich nahe an der hinteren Platte befinden, und jener, die nahe
an der vorderen Platten sind, es konnte jedoch kein signifikanter
Unterschied im Widerstand erkannt werden, nachdem der gesamte Zusammenbauprozeß erfolgt
war, um nachzuweisen, daß die
Schicht eine gleichförmige
Widerstandsverteilung hatte. Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern zum Betrieb in dieser Stufe angesteuert wurde, wurden
Zeilen von Lichtemissionsflecken, einschließlich jener aufgrund von Elektronen,
die aus den elektronenemittierenden Einrichtungen emittiert wurden,
die sich nahe an den Abstandshaltern befanden, zu regelmäßigen Intervallen
gebildet und zweidimensional verteilt, so daß sehr klare und reproduzierbare
Farbbilder dargestellt wurden. Die Tatsache zeigt auf, daß die Abstandshalter 10 keinerlei
Anlaß zu
irgendwelchen Störungen
im elektrischen Feld ergaben, die die Elektronen von ihren Bahnen
hätten
ablenken können,
und daß die
Abstandshalter in keiner Weise elektrisch aufgeladen wurden.
-
(Beispiel 3, das nicht
in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 1 darin, daß der
Cr/Al-Nitridfilm 10c der Abstandshalter 10 vom
Beispiel 1 in diesem Beispiel ersetzt wurde durch einen Ti/Al-Nitridfilm.
Der Ti/Al-Nitridfilm dieses Beispiels wurde erzeugt durch Sprühen von
Ti- und Al-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer Mischung aus Argon
und Stickstoff mittels einem Sprühsystem.
-
14 zeigt
schematisch das Sprühsystem,
das für
dieses Beispiel verwendet wurde. Argon und Stickstoff wurden in
die Filmerzeugungskammer 41 eingeführt, um jeweilige Partialdrücke von
0,5 Pa beziehungsweise 0,2 Pa zu zeigen, und eine hochfrequente
Spannung wurde jedem der Targets zugeführt, um Anlaß zu einer
elektrischen Entladung zum Sprühen
zu geben. Die Zusammensetzung des aufgetragenen Films wurde modifiziert
durch Regulieren der Leistungen, die den jeweiligen Targets zugeführt werden,
um den optimalen Widerstand zu erhalten.
-
Die folgenden beiden unterschiedlichen
Ti/Al-Nitridfilme wurden für
dieses Beispiel für
zwei Sätze
von Abstandshaltern hergerichtet. Der Temperaturkoeffizient des
Widerstands betrug –0,4%.
- (1) Das Al-Target und das Ti-Target wurden
beliefert mit 500 W beziehungsweise mit 120 W für 6 Minuten. Die Filmdicke
betrug 60 nm, und der spezifische Widerstand war 5,5 × 103 Ωm.
- (2) Das Al-Target und das Ti-Target wurden beaufschlagt mit
500 W beziehungsweise 80 W für
8 Minuten. Die Filmdicke betrug 80 nm, und der spezifische Widerstand
war 1,9 × 105 Ωm.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit jeweiligen
Sätzen
von Abstandshaltern hergerichtet und zur Bewertung wie in Beispiel
1 betrieben.
-
Abtastsignale und Modulationssignale
wurden für
ein Signalerzeugungsmittel (nicht dargestellt) an die Elektronenemissionseinrichtungen 1 des
fertiggestellten Bilderzeugungsgerätes über die externen Anschlüsse Dx1
bis Dxm und Dy1 bis Dyn angelegt, um das Emittieren von Elektronen
zu veranlassen, während
eine Hochspannung am Metallrücken 6 anlag,
die über
den Hochspannungsanschluß Hv
hereingeführt
wurde, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und zu veranlassen,
mit dem Fluoreszenzfilm zu kollidieren, um die Fluoreszenzglieder
zu erregen, damit Licht zur Darstellung von Bildern emittiert wird.
-
Die Spannung Va, die am Hochspannungsanschluß Hv anlag,
war zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf, die an die Elektroden 14, 15 einer
jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 angelegt wurde,
war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde überwacht,
bevor die Abstandshalter installiert wurden, nach Bonden dieser
mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte
und nach dem Evakuieren eines jeden der Erregerprozesse, um nachzuweisen,
daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand in den gesamten Prozessen beobachtet
wurden.
-
Dann wurde der Widerstand in kleinen
Bereichen des Abstandshalters beobachtet, einschließlich jener,
die sich nahe an der hinteren Platte befinden, und jenen, die sich
nahe an der vorderen Platte befinden, aber es konnte kein signifikanter
Unterschied wurde im Widerstand beobachtet, nach dem gesamten Zusammenbauprozeß, um nachzuweisen,
daß der
Film eine gleichförmige
Widerstandsverteilung hatte. Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern mit 5,5 × 103 Ωm
angesteuert wurde, um in dieser Stufe zu arbeiten, wurden Zeilen
von Lichtemissionsflecken gebildet, einschließlich jener aufgrund der Elektronen,
die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, wo zweidimensionale
und zu regelmäßigen Intervallen
diese gebildet waren, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß gaben für irgendwelche Störungen im
elektrischen Feld, die die Elektronen hätten ablenken können von
ihren Bahnen, und die Abstandshalter waren überhaupt nicht elektrisch aufgeladen.
Andererseits wurden Elektronenstrahlen leicht nahe den Abstandshaltern
im Bilderzeugungsgerät
mit den Abstandshaltern mit größerem spezifischen Widerstand
abgelenkt (spezifischer Widerstand: 1,9 × 105 Ωm), um leicht
gestörte
Bilder anzuzeigen.
-
(Bezugsbeispiel 4, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 1 dadurch, daß der
Cr/Al-Nitridfilm 10c der Abstandshalter 10 vom
Beispiel 1 ersetzt wurde durch einen Mo/Al-Nitridfilm in diesem
Beispiel.
-
Argon und Stickstoff wurden zugeführt, um
jeweilige Partialdrucke von 0,31 Pa und 0,14 Pa zu zeigen, und ein
200 nm dicke Mo/Al-Nitridfilme wurden aufbereitet zum Zuführen eines
Al-Targets und des Mo-Targets mit 500 W und drei unterschiedlichen
Pegeln von 2 W, 6 W beziehungsweise 9 W für 20 Minuten, um drei unterschiedliche
Filme für
drei unterschiedliche Sätze
von Abstandshaltern zu schaffen. Die spezifischen Widerstände der
drei Proben vom Mo/Al-Nitridfilm waren 8,4 × 105 Ωm, 5,2 × 104 Ωm
beziehungsweise 6,4 × 103 Ωm, und
der Temperaturkoeffizient vom Widerstand betrug –0,3%.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit jeweiligen
Sätzen
von Abstandshaltern vorbereitet und zur Bewertung wie im Beispiel
1 betrieben. Tabelle 1 zeigt einige der Eigenschaften und die Güte der Abstandshalter.
Die Abstandshalter bewiesen, daß praktisch keine
Fluktuationen im Widerstand in den gesamten Prozessen der Herstellung
beim Bilderzeugungsgerät
beobachtet wurden.
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Wenn das Bilderzeugungsgerät, das mit
anderen Abstandshaltern als jene mit dem geringen Mo-Gehalt verwendet
wurden, wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jener
aufgrund der Elektronen gebildet, die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und wieder reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden.
Im Bilderzeugungsgerät
mit den Abstandshaltern mit einem geringen Mo-Gehalt wurden andererseits
die Elektronenstrahlen von den Abstandshaltern angezogen. In keinem
Falle wurde thermisches Weglaufen bei Va = 5 kV beobachtet.
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(Bezugsbeispiel 5, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 1 darin, daß der
Cr/Al-Nitridfilm 10c der Abstandshalter vom Beispiel 1
in diesem Beispiel ersetzt wurde durch einen W/Al-Nitridfilm.
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W/Al-Nitridfilme in einer Stärke von
200 nm wurden durch Zuführen
des Al-Targets beziehungsweise des Mo-Targets mit 500 W und vier
unterschiedlichen Pegeln von 7 W, 9 W, 11 W beziehungsweise 20 W
für 21
Minuten beaufschlagt, um vier unterschiedliche Filme für vier unterschiedliche
Sätze von
Abstandshaltern zu erzeugen. Die spezifischen Widerstände der
unterschiedlichen Proben vom W/Al-Nitridfilm betrugen 1,3 × 105 Ωm,
4,2 × 104 Ωm,
6,5 × 103 Ωm
beziehungsweise 110 Ωm,
und der Temperaturkoeffizient vom Widerstand betrug –0,3%.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit jeweiligen
Sätzen
von Abstandshaltern aufbereitet und in Beispiel 1 zur Bewertung
betrieben. Tabelle 1 zeigt einige der Eigenschaften und die Güte der Abstandshalter. Die
Abstandshalter bewiesen, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand beobachtet wurden während aller
Herstellungsprozesse des Bilderzeugungsgerätes.
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Wenn das Bilderzeugungsgerät, das versehen
war mit anderen Abstandshaltern als jene mit einem geringen W-Gehalt,
wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jener
der Elektronen, die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, gebildet und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Im Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern mit einem geringen w-Gehalt wurden andererseits Elektronenstrahlen
von den Abstandshaltern angezogen. Während die Abstandshalter mit
den höchsten W-Gehalt
ein thermisches Weglaufen bei einer Spannung Va zeigten, die 4 kV übersteigt,
wurde kein thermisches Weglaufen in den restlichen Abstandshaltern
bei Va = 5 kV beobachtet.
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(Bezugsbeispiel 6, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
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Jeder der Abstandshalter wurde in
diesem Beispiel aufbereitet durch Bilden eines Cr/Si-Nitridfilms 10c auf
einem Isoliersubstrat 10a (3,8 mm breit, 200 μm dick und
40 mm lang), das aus gereinigtem Silikatglas bestand.
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Der Cr/Si-Nitridfilm dieses Beispiels
wurde erzeugt durch Sprühen
von Cr- und Si-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer
Mischung aus Argon und Stickstoff mittels eines Sprühsystems.
Die Zusammensetzung des aufgetragenen Films wurde gesteuert durch
Regulieren der Leistungen, die auf die jeweiligen Targets kommen,
um einen optimalen Widerstand zu erhalten. Die spezifischen Sprühbedingungen
waren die Folgenden. Argon- und Stickstoffpartialdrucke waren 0,093
Pa beziehungsweise 0,040 Pa, während
das Cr-Target und das Si-Target
mit 30–50
W beziehungsweise 600 W beaufschlagt wurden. Die Substrate waren
mit Masse verbunden und bei Raumtemperatur gehalten.
-
Das im Beispiel 1 beschriebene Sprühsystem
wurde auch bei diesem Beispiel verwendet. Eine hochfrequente Spannung beaufschlagte
jedes der Targets und der Abstandshalter, um Anlaß zu geben
für eine elektrische
Entladung zum Sprühen.
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Die folgenden drei unterschiedlichen
Cr/Si-Nitridfilme wurden in diesem Beispiel für drei Sätze von Abstandshaltern aufbereitet;
(1) Filmdicke: 40 nm, spezifischer Widerstand: 42 Ωm, Cr-Target:
50 W, Cr/Si-Zusammensetzungsverhältnis
41,3 at.% (Atom-%), (2) Filmdicke: 210 nm, spezifischer Widerstand
2,6 × 103 Ωm, Cr-Target:
40 W, Cr/Si-Zusammensetzungsverhältnis 15
at.% und (3) Filmdicke: 100 nm, spezifischer Widerstand: 6,0 × 106 Ωm,
Cr-Target: 30 W, Cr/Si-Zusammensetzungsverhältnis 4,1
at.%.
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Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit dem
jeweiligen Satz der Abstandshalter aufbereitet. Um eine zuverlässige elektrische
Verbindung zwischen einem jeden der Abstandshalter 10 einzurichten,
wurde die jeweilige x-Richtungsleitung und der Metallrücken, eine
Al-Elektrode 11 auf dem Verbindungsbereich des Abstandshalters 10 gebildet.
Eine Elektrode 11 bedeckte auch die vier Querseiten der
Abstandshalter 10, die nach innen der Hülle 8 um 50 μm aus der
X-Richtungsleitung hin zur vorderen Platte hervorragten, und um
300 μm vom
Metallrücken
hin zur hinteren Platte. Die Abstandshalter 10, die mit
einem Cr/Si-Nitridfilm 10c beschichtet
waren, wurden befestigt mit den jeweiligen X-Richtungsleitungen 9 zu
regelmäßigen Intervallen.
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Danach wurde die vordere Platte 7 3,8
mm über
den Elektronenquellen 1 mit dem Stützrahmen (Querwände) 3 befestigt,
und die hintere Platte 2, die vordere Platte 7,
der Stützrahmen 3 und
die Abstandshalter 10 wurden fest mit deren Verbindungen
gebondet.
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Genauer gesagt, Fritteglas wurde
auf die Elektronenquellen 1 und die hintere Platte 2 bei
den Verbindungen dieser aufgetragen, auf die hintere Platte 2 und
den Stützrahmen 3 bei
den Verbindungen dieser und auch auf die vordere Platte 7 und
den Stützrahmen 3 bei
den Verbindungen dieser, und diese wurden luftdicht miteinander
gebondet durch Tempern dieser bei 430°C für länger als 10 Minuten in einer
Stickstoffatmosphäre, um
den Silizium/Übergangsmetall-Nitridfilm
auf der Oberfläche
der Abstandshalter davor zu schützen,
oxidiert zu werden.
-
Letztlich wurde das Gefäß einem
Getterprozeß unterzogen,
um das Vakuum im Inneren nach dem Bonden beizubehalten.
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Abtastsignale und Modulationssignale
wurden aus einem Signalerzeugungsmittel (nicht dargestellt) an die
Elektronenemissionseinrichtungen 1 des fertiggestellten
Bilderzeugungsgerätes
geliefert, das in einer Weise aufbereitet war, wie es im Beispiel
1 beschrieben wurde, über
die externen Anschlüsse
Dx1–Dxm
und Dy1–Dyn,
um diese zur Elektronenemission zu veranlassen, während eine
Hochspannung am Metallrücken 6 über ein
Hochspannungsanschluß Hv
anlag, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und diese
zu veranlassen, mit dem Fluoreszenzfilm 5 zu kollidieren,
um die Fluoreszenzglieder zu erregen und Licht zur Darstellung von
Bildern zu emittieren. Die Spannung Va, die am Hochspannungsanschluß Hv anlag,
hatte eine Höhe
von 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf, die an den Elektroden 14, 15 einer
jeden der Elektrodenemissionseinrichtungen 1 anlag, hatte
eine Höhe
von 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde überwacht
vor dem Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser mit
der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte
und nach dem Evakuieren und jedem der Erregerprozesse, um nachzuweisen,
daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand in den gesamten Prozessen vorkommen.
Beispielsweise war der Widerstand der Abstandshalter mit dem spezifischen
Widerstand von 2,6 × 103 Ωm
= 5,9 × 108 Ω vor
dem Einbau, 2,4 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 8,2 × 108 Ω nach
dem Evakuieren und auch 8,2 × 108 Ω nach
dem Einrichtungselektrodenerregerprozeß. Dieser Tatsache zeigt auf,
daß der
Cr/Si-Nitridfilm sehr stabil war und in passender Weise als ladungsreduzierende
Schicht arbeitete.
-
Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern des spezifischen Widerstandes von 2,6 × 103 Ωm
zum Betrieb in dieser Stufe angesteuert wurde, wurden Zeilen von
Lichtemissionsflecken einschließlich jener
aufgrund der Elektronen gebildet, die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für irgendeine Störung im
elektrischen Feld gaben, daß Elektronen
von ihren Bahnen abbringen könnte,
und die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht aufgeladen.
Der Temperaturkoeffizient vom Widerstand dieses Materials betrug –0,7%, und
kein thermisches Weglaufen konnte bei Va = 5 kV beobachtet werden.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch eine Röntgenstrahl-Photoelektronenspektrometer
(XPS) betrachtet, um herauszufinden, daß Cr in der Form von Oxid auf
der Oberfläche
war, aber Si war in der Form einer Mischung aus Nitrid und Oxid
vorhanden, und daß das
Si-Nitridverhältnis
(die Konzentration von Stickstoffatomen des Siliziumnitrids/der
Konzentration von Siliziumatomen) zwischen 81 und 86% lag.
-
Die Abstandshalter mit dem spezifischen
Widerstand von 42 Ωm
zeigten bei Va = 2 kV ein thermisches Weglaufen, und von daher war
es unmöglich,
2 kV wegen der durchgeschlagenen ladungsverringernden Schicht anzulegen.
Während
die Abstandshalter mit dem spezifischen Widerstand in der Größe von 6,0 × 106 Ωm
keinerlei thermisches Weglaufen zeigten, war deren ladungsverringernde
Wirkung schwach, und das Bilderzeugungsgerät mit diesen zeigte gestörte Bilder,
da die Elektronen hin zu den Abstandshaltern gezogen wurden.
-
(Bezugsbeispiel 7, das
nicht in dem Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 6 darin, daß der
Schritt des Bondens nicht in einer Stickstoffatmosphäre, sondern
in der Umgebungsatmosphäre
ausgeführt
wurde. (Anderenfalls wurden die Herstellbedingungen für die Abstandshalter
mit der Stärke
von 210 nm und dem spezifischen Widerstand von 2,6 × 103 Ωm
in Beispiel 6 verwendet.) Dann wurde jeder der Abstandshalter 10 aufbereitet
durch Bilden eines Cr/Si-Nitridfilms 10c, um eine Stärke von
etwa 200 nm zu bekommen, und einen spezifischen Widerstand von 3,1 × 103 Ωm
zu zeigen, einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,9 und
ein Zusammensetzungsverhältnis
von Cr/Si = 15 at.%.
-
Dann wurde das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung wie im Beispiel 1
betrieben.
-
Die Spannung Va, die am Hochspannungsanschluß Hv anliegt,
war zwischen 1 kV und 5 kV gewählt, und
die Spannung Vf für
die Elektroden 14, 15 einer jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 betrug
14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser mit der
vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte und
nach dem Evakuieren und jedem der Erregerprozesse beobachtet, um
nachzuweisen, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand bei den gesamten Prozessen auftreten.
Jedoch wurden Elektronenstrahlen um 100 bis 200 μm nahe des Abstandshaltern abgelenkt,
um leicht gestörte
Bilder darzustellen.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
betrug 7,4 × 108 Ω vor
dem Einbau, 3,9 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 9,2 × 108 Ω nach
dem Evakuieren und ebenfalls 9,1 × 108 Ω nach den Einrichtungselektrodenerregerprozessen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
beobachtet durch ein Röntgenstrahl-Photoelektronenspektrometer
(XPS), um herauszufinden, daß das
Si-Nitridverhältnis
(die Konzentration von Stickstoffatomen des Siliziumnitrids/der
Konzentration an Siliziumatomen) in einer Höhe von 50 bis 56 beobachtet,
um nachzuweisen, daß das
Oxid zum besseren Verhältnis
vorhanden war. Diese Tatsache legt den Schluß nahe, daß Abstandshalter geeignet sind,
elektrisch aufgeladen zu werden, um Elektronen von ihren Bahnen
abzulenken, wenn der Gehalt an Cr/Si-Nitrid der Abstandshalter reduziert
ist, um den Oxidgehalt zu erhöhen.
-
Es gibt jedoch einen Bereich, bei
dem das Si-Nitridverhältnis (die
Konzentration an Stickstoffatomen vom Siliziumnitrid/die Konzentration
von Siliziumatomen) relativ niedrig ist, aber die Elektronenstrahlen
nicht beeinträchtigt.
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(Bezugsbeispiel 8, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 6 darin, daß das
Substrat erwärmt
wurde auf 150°C während der
Operation des Formierens eines Cr/Si-Nitridfilms auf jedem der Abstandshalter
durch Sprühen der
Cr- und Si-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer Mischung von Argon
und Stickstoff, und der nachfolgende Bondungsprozeß wurde
nicht in einer Stickstoffatmosphäre,
sondern in der Umgebungsatmosphäre ausgeführt. (Ansonsten
wurden die Herstellbedingungen für
die Abstandshalter mit der Dicke von 210 nm und dem spezifischen
Widerstand von 2,6 × 103 Ωm
in Beispiel 6 verwendet.) Vorzugsweise wird das Substrat auf eine
Temperatur zwischen 50°C
und 400°C
erwärmt.
Jeder der Abstandshalter wurde hergerichtet durch Bilden eines Cr/Si-Nitridfilms 10c mit
einer Dicke von etwa 200 nm, um einen spezifischen Widerstand von
3,0 × 103 Ωm
zu zeigen, einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,8% und
ein Zusammensetzungsverhältnis
von Cr/Si = 14,8 at.%.
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Dann wurde das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung wie in Beispiel 1
betrieben.
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Die am Hochspannungsanschluß Hv anliegende
Hochspannung Va betrug zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung
Vf an den Einrichtungselektroden 14, 15 einer
jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 betrug 14
V.
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Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser mit der
vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte und
nach dem Evakuieren und einem jeden der Erregerprozesse beobachtet,
um nachzuweisen, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand in allen Prozessen beobachtet
wurden. Der Widerstand der Abstandshalter betrug insbesondere 7,1 × 108 Ω vor
der Installation, 3,2 × 108 Ω nach
Bonden der Vorderplatte und der hinteren Platte, 9,2 × 108 Ω nach
dem Evakuieren und auch 9,1 × 108 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen.
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Der Widerstand wurde dann in kleinen
Bereichen der Abstandshalter einschließlich jener beobachtet, die
sich nahe an der hinteren Platte befinden, und jenen, die nahe an
der vorderen Platte sind, aber kein signifikanter Unterschied konnte
im Widerstand gefunden werden, nachdem der gesamte Zusammenbauprozeß erfolgt
war, um nachzuweisen, daß der
Film eine gleichförmige
Widerstandsverteilung aufwies. Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern angesteuert wurde zum Betrieb in dieser Stufe, wurden
Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jener aufgrund der aus
den Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittierten Elektronen
gebildet, die sich nahe an den Abstandshaltern befanden, und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache zeigt
auf, daß die
Abstandshalter 10 keinen Anlaß zu irgendwelchen Störungen im
elektrischen Feld gaben, die die Elektronen von ihren Bahnen ablenken
könnten,
und die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht aufgeladen.
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Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahl-Photoelektronenspektrometer
betrachtet, um herauszufinden, daß Cr in Form eines Oxids auf
der Oberfläche
vorhanden ist, aber Si existierte in der Form einer Mischung aus
Nitrid und Oxid, und demjenigen des Si-Nitridverhältnisses
(die Konzentration an Stickstoffatomen vom Siliziumnitrid/die Konzentration
an Siliziumatomen) lag zwischen 74 und 82%. Dies zeigt auf, daß der Schritt
des Bondens in der Atmosphäre
ohne Verringern des Siliziumnitridverhältnisses durchgeführt werden
kann, wenn das Substrat auf 150° im
vorangehenden Schritt des Sprühens
zum Bilden eines Cr/Si-Nitridfilms auf dem Abstandshalter erwärmt wird.
Ein in der Atmosphäre durchgeführter Schritt
des Bondens kann die Herstellkosten signifikant reduzieren.
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(Bezugsbeispiel 9, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 8 dadurch, daß Hochfrequenzvorspannleistung
auf das Substrat von mehreren Watt angewandt wurde während der
Operation des Bildens eines Cr/Si-Nitridfilms auf jedem der Abstandshalter
durch Sprühen
der Cr- und Si-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre in einer Mischung
von Argon und Stickstoff. Die spezifischen Sprühbedingungen waren folgende.
Argon- und Stickstoffpartialdrucke waren 0,093 Pa beziehungsweise
0,040 Pa, während
das Cr-Target, das Si-Target und das Substrat mit 30 W, 600 W (Hochfrequenz)
beziehungsweise 8 W (Hochfrequenz) beaufschlagt wurde. Die Vorspannleitung
liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 20% der Leistung, die das Si-Target
beaufschlagt. Der nachfolgende Schritt des Bondens wurde nicht in
einer Stickstoffatmosphäre
sondern in der Umweltatmosphäre ausgeführt. Jeder
der Abstandshalter 10 war aufbereitet durch Bilden eines
Cr/Si-Nitridfilms 10c in einer Stärke von etwa 200 nm, um einen
spezifischen Widerstand von 2,6 × 103 Ωm und einen
Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,6% zu zeigen, und das Zusammensetzverhältnis von
Cr/Si war 13,6 at.%.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und betrieben zur Bewertung, wie im
Beispiel 1.
-
Die Spannung Va, die am Hochspannungsanschluß Hv liegt,
war zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf an den Einrichtungselektroden 14, 15 einer
jeden der elektrodenemittierenden Einrichtungen 1 war 14
V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Einbau der Abstandshalter beobachtet, nach Bonden dieser
mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte
und nach der Evakuierung und einem jeden der Erregerprozesse, um nachzuweisen,
daß praktisch
keine Fluktuationen beim Widerstand in allen Prozessen beobachtet
werden konnte. Die Widerstände
der Abstandshalter waren insbesondere 6,2 × 108 Ω vor Einbau,
4,3 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen und der hinteren Platte, 8,7 × 108 Ω nach
der Evakuierung und auch 9,0 × 108 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregungsprozessen.
-
Der Widerstand wurde dann in kleinen
Bereichen des Abstandshalters einschließlich jener beobachtet, die
sich nahe an der hinteren Platte befinden, und jener, die sich nahe
an der vorderen Platte befinden, es wurde jedoch kein signifikanter
Unterschied des Widerstands gefunden, nach dem gesamten Zusammenbauprozeß, um nachzuweisen,
daß der
Film eine gleichförmige
Widerstandsverteilung hatte. Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern zum Betrieb in dieser Stufe angesteuert wurde, wurden
Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jenen aufgrund der Elektronen,
die die elektronenemittierenden Einrichtungen emittieren, die sich
nahe an den Abstandshaltern befinden, gebildet und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinen Anlaß gaben zu irgendeiner Störung im
elektrischen Feld, das die Elektronen von ihren Bahnen hätte ablenken
können,
und die Abstandshalter waren überhaupt
nicht elektrisch aufgeladen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
beobachtet durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer,
um herauszufinden, daß Cr
in der Form von Oxid auf der Oberfläche war, Si jedoch in der Form
einer Mischung aus Nitrid und Oxid existierte, und daß das Si-Nitrid-Verhältnis (die
Konzentration von Stickstoffatomen des Siliziumnitrids zur Konzentration
der Siliziumatome) zwischen 66 und 71% lag. Dies zeigt auf, daß der Schritt
des Bondens in der Atmosphäre
ausgeführt
werden kann, ohne daß das Silizium-Nitrid-Verhältnis verringert
wird, wenn das Substrat mit Hochfrequenzvorspannleistung im vorangehenden
Sprühschritt
zur Bildung eines Cr/Si-Nitridfilms auf dem Abstandshalter beaufschlagt
wird.
-
(Bezugsbeispiel 10, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 6 darin, daß der
Cr/Si-Nitridfilm 10c auf dem Substrat von Beispiel 6 ersetzt
wurde durch einen Ta/Si-Legierungsfilm. Ansonsten wurde dem Filmerzeugungsprozefl vom
Beispiel 1 gefolgt. Die speziellen Sprühbedingungen waren folgende.
Argon- und Stickstoffpartialdrücke waren
0,093 Pa beziehungsweise 0,040 Pa, während das Ta-Target und das
Si-Target mit 240 W beziehungsweise mit 600 W (Hochfrequenz) beaufschlagt
wurden. Jeder der Abstandshalter 10 wurde durch Bilden
eines Ta/Si-Nitridfilms 10c auf eine Stärke von etwa 240 nm aufbereitet,
um einen spezifischen Widerstand von 5,9 × 103 Ωm, einen
Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,6% und ein Zusammensetzungsverhältnis von
Ta/Si = 56,2 at.% zu zeigen.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung wie im Beispiel 1
betrieben.
-
Die Spannung Va am Hochspannungsanschluß Hv war
zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf zwischen den Einrichtungselektroden 14, 15 einer
jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 betrug 14
V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Installieren derselben, nach Bonden dieser mit der vorderen
Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte und nach der
Evakuierung und einem jeden der Erregerprozesse beobachtet, um nachzuweisen,
daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand in allen Prozessen auftreten.
Insbesondere war der Widerstand der Abstandshalter 1,2 × 109 Ω vor
dem Installieren, 8,4 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 1,9 × 109 Ω nach
dem Evakuieren und auch 2,0 × 109 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregungsprozessen.
-
Dann wurde der Widerstand im kleinen
Bereich des Abstandshalters beobachtet, der jene enthält, die sich
nahe an der hinteren Platte, und jene, die sich nahe an der vorderen
Platte befinden, es konnte jedoch kein signifikanter Unterschied
im Widerstand nach dem gesamten Zusammenbauprozeß gefunden werden, um nachzuweisen,
daß der
Film eine gleichförmige
Widerstandsverteilung besaß.
Wenn das Bilderzeugungsgerät
mit den Abstandshaltern angesteuert wurde, um in dieser Stufe betrieben
zu werden, wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jener
aufgrund der Elektronen, die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, gebildet und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für Störungen im elektrischen Feld
gaben, die die Elektronen von ihren Bahnen hätten ablenken können, und
die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht geladen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer
beobachtet, um herauszufinden, daß Ta in der Form von Oxid auf
der Oberfläche
vorhanden war, Si jedoch in der Form einer Mischung aus Nitrid und
Oxid existierte, und daß das
Si-Nitrid-Verhältnis
(die Konzentration von Stickstoffatomen von Silizium-Nitrid zur
Konzentration von Siliziumatomen) zwischen 88 und 93% lag.
-
(Bezugsbeispiel 11, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 6 darin, daß der
Cr/Si-Nitridfilm 10c auf dem Substrat vom Beispiel 6 ersetzt
wurde durch einen Ti/Si-Verbindungsfilm. Im übrigen wurde dem Filmbildungsprozeß von Beispiel
1 gefolgt. Die speziellen Sprühbedingungen
waren folgende. Argon- und Stickstoffpartialdrücke waren 0,093 Pa beziehungsweise
0,040 Pa, während
das Ti-Target und das Si-Target jeweils beaufschlagt wurden mit
70 oder 160 W beziehungsweise mit 600 W (Hochfrequenz). Zwei unterschiedliche
Sätze von
Abstandshaltern wurden vorbereitet. Im Satz (1) wurde jeder der
Abstandshalter 10 durch Bilden eines Ti/Si-Nitridfilms 10c in
einer Stärke
von etwa 180 nm gebildet, um einen spezifischen Widerstand von 3,8 × 105 Ωm aufzuweisen
durch Beaufschlagen des Ti-Targets mit einer Leistung von 160 W.
Im Satz (2) wurde jeder der Abstandshalter 10 aufbereitet
durch Bilden eines Ti/Si-Nitridfilms 10c in
einer Stärke
von etwa 70 nm, um einen spezifischen Widerstand von 2,4 × 107 Ωm
aufzuweisen durch Beaufschlagen des Ti-Targets mit einer Leistung von
70 W. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands betrug –0,6%, und
das Zusammensetzungsverhältnis Ti/Si
betrug 48,3 at.% für
(1) und Ti/Si betrug 21,9 at.% für
(2).
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern für
jeden Satz aufbereitet und zur Bewertung wie im Beispiel 1 betrieben.
Abtastsignale und Modulationssignale wurde angelegt von einem Signalerzeugungsmittel
(nicht dargestellt) an die Elektronenemissionseinrichtungen 1 des
fertiggestellten Bilderzeugungsgerätes, das in einer Weise aufbereitet
war, wie zuvor zum Beispiel 1 beschrieben, über die externen Anschlüsse Dx1–Dxm und
Dy1–Dyn,
um die Emission von Elektronen zu veranlassen, während eine Hochspannung am
Metallrücken 6 über den
Hochspannungsanschluß Hv
anlag, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und die Kollision
mit dem Fluoreszenzfilm 5 zu veranlassen, um die Fluoreszenzglieder
zu erregen und damit Licht zur Darstellung von Bildern zu emittieren.
-
Die Spannung Va am Hochspannungsanschluß Hv war
zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf an den Einrichtungselektroden 14, 15 einer
jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde observiert vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser
mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte
und nach der Evakuierung und jedem der Erregerprozesse, um nachzuweisen,
daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand bei allen Prozessen beobachtet
wurde. Insbesondere war der Widerstand der Abstandshalter 1,0 × 109 Ω vor
Installieren, 7,4 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 1,4 × 109 Ω nach
dem Evakuieren und 1,4 × 109 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen für (1), und 1,6 × 1011 Ω vor
der Installation, 9,7 × 1010 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 2,9 × 1011 Ω nach
der Evakuierung und 3,8 × 1011 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen für (2).
-
Dann wurde der Widerstand in kleinen
Bereichen der Abstandshalter beobachtet, einschließlich jener, die
sich nahe an der hinteren Platte und jenen, die sich nahe an der
vorderen Platte befinden, es konnte jedoch kein signifikanter Unterschied
im Widerstand nach dem gesamten Zusammenbauprozeß gefunden werden, um nachzuweisen,
daß der
Film eine gleichförmige
Widerstandsverteilung hatte. Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern und dem spezifischen Widerstand von 3,8 × 103 Ωm
angesteuert wurde, um in dieser Stufe zu arbeiten, wurden Zeilen
von Lichtemissionsflecken einschließlich jener aufgrund der von
den Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittierten Elektronen,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, gebildet und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für irgendwelche Störungen im
elektrischen Feld geben, die die Elektronen von ihren Bahnen ablenken
könnten,
und die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht geladen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer
beobachtet, um herauszufinden, daß Ti in der Form von Oxid auf
der Oberfläche
vorhanden war, Si jedoch in der Form einer Mischung aus Nitrid und
Oxid existierte, und daß das
Si-Nitrid-Verhältnis
(die Konzentration von Stickstoffatomen von Silizium-Nitrid zur
Konzentration von Siliziumatomen) zwischen 83 und 87% lag.
-
Andererseits wurden Elektronenstrahlen
abgelenkt zu einem gewissen Ausmaß nahe den Abstandshaltern,
um gestörte
Bilder im Bilderzeugungsgerät
zu erzeugen, das die Abstandshalter mit dem größeren spezifischen Widerstand
von 2,4 × 105 Ωm
enthielt.
-
Darüber hinaus wurde herausgefunden,
wenn ein Übergangsmetall/Siliziumnitridfilm
als ladungsreduzierende Schicht verwendet wurde, daß der Film
mit mehr Siliziumnitrid auf der Oberfläche effektiver elektrische
Ladungen unterdrücken
kann und daß eine
Oberflächennitridverhältnis (die
Konzentration von Stickstoffatomen vom Siliziumnitrid zur Konzentration
der Siliziumatome) größer als
65% erzielt werden kann durch passende Schichterzeugungsbedingungen
(erwärmtes
Substrat, Zuführen
von Vorspannleistung und so weiter), wenn die nachfolgende Operation
des Bondens in der Atmosphäre
ausgeführt
wird.
-
(Bezugsbeispiel 12, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
In diesem Beispiel wurde jeder der
Abstandshalter aufbereitet durch Bilden vom Siliziumnitridfilm in einer
Stärke
von 0,5 μm
als Na-Blockschicht 10b auf dem Isoliersubstrat 10a (3,8
mm breit, 200 μm
dick und 40 mm lang), hergestellt aus gereinigtem Silikatglas und
durch Bilden eines Films aus Cr/B-Nitrid 10c durch Vakuumaufdampfung.
-
Wie im Falle von Beispiel 1 wurde
der Cr/B-Nitridfilm dieses Beispiels hergestellt durch Aufsprühen von
Cr- und BN-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer Mischung aus Argon
und Stickstoff mittels eines Sprühsystems.
Die Zusammensetzung des aufgetragenen Films wurde gesteuert durch
Regeln der Zuführleistung
für die
jeweiligen Targets, um einen optimalen Widerstand zu erhalten. Die
spezifischen Sprühbedingungen
waren folgende. Argon- und Stickstoffpartialdrücke waren 0,093 Pa beziehungsweise
0,040 Pa, während das
Cr-Target und das BN-Target mit 20, 32 oder 50 W beziehungsweise
mit 600 W (Hochfrequenz) beaufschlagt wurden. Die Substrate wurden
unter Raumtemperatur gehalten und waren mit Masse verbunden. 199 Die
folgenden drei unterschiedlichen Cr/B-Nitridfilme wurden in diesem
Beispiel für
drei Sätze
von Abstandshaltern aufbereitet; (1) Filmdicke: 55 nm, spezifischer
Widerstand: 13 Ωm,
Cr-Target: 50 W, Cr/B-Zusammensetzverhältnis 103 at.% (Atom-%), (2)
Filmdicke: 240 nm, spezifischer Widerstand: 3,0 × 103 Ωm, Cr-Target: 32
W, Cr/B-Zusammensetzverhältnis:
37 at.% und (3) Filmdicke: 115 nm, spezifischer Widerstand: 8,4 × 106 Ωm,
Cr-Target: 20 W, Cr/B-Zusammensetzverhältnis 11 at.%.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
jeweiligen Sätzen
von Abstandshaltern vorbereitet. Um eine zuverlässige elektrische Verbindung
zwischen einem jeden der Abstandshalter 10, der jeweiligen
x-Richtungsleitung und dem Metallrücken einzurichten, wurde eine
Al-Elektrode 11 auf dem Verbindungsbereich des Abstandshalters 10 gebildet.
Die Elektrode 11 bedeckte auch die Querseiten der Abstandshalter 10,
die nach innen in der Hülle
11 um 50 μm
aus der X-Richtungsleitung hin zur vorderen Platte und um 300 μm vom Metallrücken hin
zur hinteren Platte hervorstanden. Die mit einem Cr/B-Nitridfilm 10c beschichteten
Abstandshalter 10 wurden dann mit jeweiligen X-Richtungsleitungen 9 zu
regelmäßigen Intervallen
befestigt.
-
Danach wurde die vordere Platte 7 mit
3,8 mm über
den Elektronenquellen mit dem Stützrahmen 3 dazwischen
angeordnet, und die hintere Platte 2, die vordere Platte 7,
der Stützrahmen 3 und
die Abstandshalter 10 wurden fest an den Verbindungen gebondet.
-
Genauer gesagt, Fritteglas wurde
auf die Verbindungen der Elektronenquellen 1 mit der hinteren
Platte 2, der hinteren Platte 2 mit dem Stützrahmen 3 und
ebenfalls auf die vordere Platte 7 und den Stützrahmen 3 aufgetragen,
und diese wurden luftdichte verschlossen durch Tempern dieser bei
430°C für mehr als
10 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre, um den Bor/Übergangsmetallnitridfilm
auf der Oberfläche
der Abstandshalter vor Oxidieren zu schützen.
-
Elektrischleitendes Fritteglas, das
Au-beschichtete Substrathalter aus Silizium(II)-Oxid enthält, wurde auf
die schwarzen Streifen 5b (Breite: 300 μm) auf der vorderen Platte 7 aufgetragen,
um eine elektrische Verbindung zwischen der ladungsreduzierenden
Schicht auf den Abstandshaltern und der vorderen Platte 7 einzurichten.
Der Metallrücken
wurde teilweise in Bereichen beseitigt, bei denen er an die Abstandshalter
angrenzt.
-
Abtastsignale und Modulationssignale
wurden angelegt aus einem Signalerzeugungsmittel (nicht dargestellt)
an die elektronenemittierenden Einrichtungen 1 des fertiggestellten
Bilderzeugungsgerätes,
das in der zuvor beschriebenen Weise zu Beispiel 1 aufbereitet wurde,
durch die externen Anschlüsse
Dx1–Dxm
und Dy1–Dyn,
um diese zu veranlassen, Elektronen zu emittieren, während eine
Hochspannung am Metallrücken 6 über den
Hochspannungsanschluß Hv
anlag, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und sie kollidieren
zu lassen mit dem Fluoreszenzfilm 5, um die Fluoreszenzglieder
zu erregen und Licht zur Darstellung von Bildern zu emittieren.
Die Spannung Va am Hochspannungsanschluß Hv war zwischen 1 kV und
5 kV, und die Spannung Vf an den Einrichtungselektroden 14, 15 einer
jeden der Elektrodenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser mit der
vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte und
nach dem Evakuieren und jedem der Erregerprozesse observiert, um
nachzuweisen, daß praktische
keine Fluktuationen im Widerstand bei allen Prozessen beobachtet
wurde. Der Widerstand der Abstandshalter beispielsweise mit dem
spezifischen Widerstand von 3,0 × 103 Ωm betrug
5,9 × 108 Ω vor
Installieren, 2,1 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 8,4 × 108 Ω nach
Evakuieren und 8,6 × 108 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen. Diese Tatsache zeigt
auf, daß der
Cr/B-Nitridfilm sehr stabil war und passend als ladungsverringernde Schicht
arbeitete.
-
Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern mit dem spezifischen Widerstand von 3,0 × 103 Ωm
angesteuert wurde, um in dieser Stufe zu arbeiten, wurden Zeilen
von Lichtemissionsflecken, einschließlich jener aufgrund emittierter
Elektronen aus den Elektronenemissionseinrichtungen 1,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, gebildet und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
so verteilt, daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für irgendwelche Störungen im
elektrischen Feld ergaben, die die Elektronen von ihren Bahnen hätten ablenken
können,
und die Abstandshalter waren überhaupt
nicht elektrisch geladen. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands
dieses Materials war –0,5%,
und kein thermisches Weglaufen konnte bei Va = 5 kV beobachtet werden.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer
beobachtet, um herauszufinden, daß Cr in der Form von Oxid auf
der Oberfläche
vorhanden war, B jedoch in der Form einer Mischung aus Nitrid und
Oxid existierte, und daß das
B-Nitrid-Verhältnis
(die Konzentration von Stickstoffatomen vom Bor-Nitrid zur Konzentration
von Boratomen) zwischen 71 und 75% lag.
-
Die Abstandshalter mit dem spezifischen
Widerstand von 13 Ωm
zeigten ein thermisches Weglaufen bei Va = 2 kV, und von daher war
es unmöglich,
2 kV wegen der durchgeschlagenen ladungsreduzierenden Schicht anzulegen.
Während
die Abstandshalter mit dem spezifischen Widerstand in der Höhe von 8,4 × 106 Ωm
keinerlei thermisches Weglaufen zeigten, war deren ladungsreduzierende
Wirkung schwach, und das Bilderzeugungsgerät mit diesen zeigte gestörte Bilder,
da Elektronenstrahlen hin zu den Abstandshaltern gezogen wurden.
-
(Bezugsbeispiel 13, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 12 darin, daß der
Schritt des Bondens nicht in einer Stickstoffatmosphäre sondern
in der Umgebungsatmosphäre
ausgeführt
wird. (Ansonsten wurden die Herstellbedingungen für die Abstandshalter
mit der Dicke von 240 nm und dem spezifischen Widerstand von 3,0 × 103 Ωm
im Beispiel 12 verwendet.) Dann wurde jeder der Abstandshalter 10 aufbereitet
durch Bilden eines Cr/B-Nitridfilms 10c, um eine Stärke von
190 nm zu erreichen und einen spezifischen Widerstand von 3,4 × 103 Ωm, einen
Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,7% und ein Zusammensetzverhältnis von
Cr/B = 37 at.% zu zeigen.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung wie in Beispiel 1
betrieben.
-
Die am Hochspannungsanschluß Hv anliegende
Spannung Va war zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf an den
Einrichtungselektroden 14, 15 einer jeden der
Elektrodenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde observiert vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser
mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte
und nach der Evakuierung und jedem der Erregerprozesse, um nachzuweisen,
daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand bei allen Prozessen beobachtet
wurden. Elektronenstrahlen wurden jedoch um 100 bis 200 μm nahe den
Abstandshaltern abgelenkt, um leicht gestörte Bilder zu zeigen.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
war 8,5 × 108 Ω vor
der Installation, 4,3 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 9,7 × 108 Ω nach
Evakuieren und 9,6 × 108 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer
betrachtet, um herauszufinden, daß das B-Nitrid-Verhältnis (die
Konzentration von Stickstoffatomen des Bor-Nitrids zur Konzentration
der Bor-Atome) zwischen 52 und 56% lag, um nachzuweisen, daß die vorhandenen
Oxide ein erhöhtes
Verhältnis
hatten. Diese Tatsache legt nahe, daß die Abstandshalter in der Lage
sind, elektrisch geladen zu werden, um die Elektronen von ihren
Bahnen abzulenken, wenn der Gehalt an Cr/B-Nitrid der Abstandshalter
reduziert ist, um den Oxidgehalt zu erhöhen.
-
Es jedoch einen Bereich, bei dem
das B-Nitrid-Verhältnis
(die Konzentration von Stickatomen des Bor-Nitrids zur Konzentration
der Bor-Atome) relativ niedrig ist, aber die Elektronenstrahlen
nicht beeinträchtigt.
-
(Bezugsbeispiel 14, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom Beispiel 12 darin, daß das
Substrat erhitzt wurde auf 250°C während der
Operation des Formierens eines Cr/B-Nitridfilms auf jedem der Abstandshalter
durch Sprühen
der Cr- und BN-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer
Mischung aus Argon und Stickstoff, und der nachfolgende Schritt
nicht in einer Stickstoffatmosphäre
sondern in der Umgebungsatmosphäre
ausgeführt.
(Ansonsten wurden die Herstellbedingungen für die Abstandshalter mit der
Dicke von 240 nm und dem spezifischen Widerstand von 3,0 × 103 Ωm
im Beispiel 12 verwendet.) Das Substrat wurde vorzugsweise erwärmt auf eine
Temperatur zwischen 100°C
und 450°C.
Dann wurde jeder der Abstandshalter 10 aufbereitet durch
Bilden eines Cr/B-Nitridfilms 10c in einer Stärke von
etwa 220 nm, um einen spezifischen Widerstand von 2,7 × 103 Ωm,
einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,5% und
ein Zusammensetzverhältnis
von Cr/B = 35 at.% zu zeigen.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung wie in Beispiel 1
betrieben.
-
Die am Hochspannungsanschluß Hv anliegende
Spannung Va war zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf an den
Einrichtungselektroden 14, 15 einer jeden der
Elektrodenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde observiert vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser
mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte
und nach der Evakuierung und jedem der Erregerprozesse, um nachzuweisen,
daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand bei allen Prozessen beobachtet
wurden. Insbesondere war der Widerstand der Abstandshalter 5,8 × 108 Ω vor
der Installation, 2,1 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 8,4 × 108 Ω nach
Evakuieren und 8,8 × 108 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen.
-
Dann wurde der Widerstand in kleinen
Bereichen der Abstandshalter betrachtet, einschließlich jener, die
sich nahe an der hinteren Platte, und jener, die sich nahe an der
vorderen Platte befinden, es wurde jedoch kein signifikanter Unterschied
im Widerstand nach dem Gesamtzusammenbauprozeß gefunden, um somit nachzuweisen,
daß die
Schicht eine einheitliche Widerstandsverteilung aufwies. Wenn das
Bilderzeugungsgerät
mit den Abstandshalter angesteuert wurde zum Betrieb in dieser Stufe,
wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jener,
die aufgrund der Elektronen aus den Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittiert werden,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, gebildet und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für irgendwelche Störungen im
elektrischen Feld gaben, die die Elektronen von ihren Bahnen hätten ablenken
können,
und die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht aufgeladen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer
betrachtet, um herauszufinden, daß Cr in Form von Oxid auf der
Oberfläche
vorhanden war, aber B in der Form einer Mischung aus Nitrid und
Oxid existierte, und daß das
B-Nitrid-Verhältnis
(die Konzentration von Stickstoffatomen des Bor-Nitrids zur Konzentration
der Bor-Atome) 73% war. Dies zeigt auf, daß der Schritt des Bondens in
einer Atmosphäre
ausgeführt
werden kann, ohne das Bor-Nitrid-Verhältnis zu reduzieren, wenn das
Substrat erwärmt
wurde auf 250°C
im vorangehenden Sprühschritt
zum Erzeugen einer Cr-B-Nitridschicht auf dem Abstandshalter. Ein
Schritt des Bondens, durchgeführt
in der Atmosphäre,
kann in signifikanter Weise die Herstellkosten reduzieren.
-
(Bezugsbeispiel 15, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterschied sich
vom Beispiel 14 darin, daß Hochfrequenzvorspannleistung
das Substrat durch mehrere Zehn Watt während der Operation des Erzeugens
einer Cr/B-Nitridschicht auf jeden der Abstandshalter beaufschlagte
durch Sprühen
der Cr- und BN-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer Mischung
aus Argon und Stickstoff. Die spezifischen Sprühbedingungen waren folgende:
Der Argon- und Stickstoffpartialdruck war 0,093 Pa beziehungsweise
0,040 Pa, während
dem Cr-Target, dem BN-Target und dem Substrat 32 W, 600 W (Hochfrequenz)
beziehungsweise 60 W (Hochfrequenz) beaufschlagt wurden. Die Vorspannleistung
lag vorzugsweise zwischen 0,5 und 20% der dem BN-Target zugeführten Leistung.
Der nachfolgende Schritt des Bondens wurde ebenfalls in der Atmosphäre ausgeführt. Jeder
der Abstandshalter 10 wurde aufbereitet durch Bilden einer
Cr/B-Nitridschicht 10c mit einer Stärke von etwa 200 nm, um einen spezifischen
Widerstand von 2,2 × 103 Ωm,
einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,4% und
ein Zusammensetzverhältnis
von Cr/B = 34 at.% zu zeigen.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und in Betrieb genommen zur Bewertung,
wie im Beispiel 1.
-
Die Spannung Va am Hochspannungsanschluß Hv lag
zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf zwischen den Einrichtungselektroden 14, 15 einer
jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 betrug 14
V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden dieser mit der
vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren Platte und
nach der Evakuierung und einem jeden der Erregerprozesse beobachtet,
um nachzuweisen, daß keinerlei
Fluktuationen im Widerstand in allen Prozessen beobachtet wurde.
Insbesondere war der Widerstand der Abstandshalter 5,2 × 108 Ω vor
Installieren, 1,9 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 7,9 × 108 Ω nach
der Evakuierung und 8,3 × 108 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen.
-
Dann wurde der Widerstand in kleinen
Bereichen der Abstandshalter einschließlich jener, die sich nahe
an der hinteren Platte befinden, und jener, die sich nahe an der
vorderen Platte befinden, beobachtet, aber es wurde nach dem gesamten
Zusammenbauprozeß kein
signifikanter Unterschied im Widerstand gefunden, um somit nachzuweisen,
daß die
Schicht eine gleichförmige
Widerstandsverteilung aufwies. Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern angesteuert wurde, um in dieser Stufe zu arbeiten,
wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jener
aufgrund von Elektronen, die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, erzeugt und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für Störungen im elektrischen Feld
gaben, die die Elektronen von ihren Bahnen hätten ablenken können, und
die Abstandshalter waren elektrisch vollständig entladen.
-
Nachdem die Abstandshalter herausgenommen
waren, wurde die Oberfläche
beobachtet durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer,
um herauszufinden, daß Cr
in der Form von Oxid auf der Oberfläche vorhanden war, aber B in
der Form einer Mischung von Nitrid und Oxid existierte, und daß das B-Nitrid-Verhältnis (die
Konzentration von Stickstoffatomen vom Bor-Nitrid zur Konzentration
von Bor-Atomen)
83% betrug. Dies zeigt auf, daß der
Schritt des Bondens in der Atmosphäre ausgeführt werden kann, ohne daß das Bor-Nitrid-Verhältnis verringert
wird, wenn dem Substrat Hochfrequenzvorspannleistung im vorangehenden Sprühprozeß zugeführt wird,
um eine Cr/B-Nitrid-Schicht auf dem Abstandshalter zu bilden.
-
(Bezugsbeispiel 16, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterschied sich
vom Beispiel 12 darin, daß die
Cr/B-Nitrid-Schicht 10c auf dem Substrat vom Beispiel 12
ersetzt wurde durch eine Ta/B-Verbindungsschicht. Ansonsten wurde
dem Filmerzeugungsprozeß vom
Beispiel 12 gefolgt. Die spezifischen Sprühbedingungen waren folgende.
Der Argon- und Stickstoffpartialdruck war 0,093 Pa beziehungsweise
0,040 Pa, während
das Ta-Target und das BN-Target jeweils mit 180 W beziehungsweise
mit 600 W (Hochfrequenz) beaufschlagt wurden. Jeder der Abstandshalter 10 war
aufbereitet durch Bilden einer Ta-B-Nitridschicht 10c in
einer Stärke
von etwa 195 nm, um einen spezifischen Widerstand von 5,7 × 103 Ωm,
einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,3% und
ein Zusammensetzungsverhältnis
von Ta/B = 67 at.% aufzuzeigen.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung betrieben, wie im
Beispiel 1.
-
Die am Hochspannungsanschluß Hv anliegende
Hochspannung Va lag zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf
an den Einrichtungselektroden 14, 15 einer jeden
der Elektronenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde beobachtet vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden
dieser mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren
Platte und nach Evakuierung und jedem der Erregerprozesse, um nachzuweisen,
daß praktisch
keinerlei Fluktuationen im Widerstand bei allen Prozessen beobachtet
wurde. Spezifischerweise war der Widerstand der Abstandshalter 1,4 × 109 Ω vor
Installieren, 6,7 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 2,1 × 109 Ω nach
der Evakuierung und 2,3 × 109 Ω nach
den Einrichtungselektrodenerregerprozessen.
-
Dann wurde der Widerstand in kleinen
Bereichen der Abstandshalter einschließlich jener, die sich nahe
an der hinteren Platte befinden, und jener, die sich nahe an der
vorderen Platte befinden, beobachtet, aber es wurde nach dem gesamten
Zusammenbauprozeß kein
signifikanter Unterschied im Widerstand gefunden, um somit nachzuweisen,
daß die
Schicht eine gleichförmige
Widerstandsverteilung aufwies. Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern angesteuert wurde, um in dieser Stufe zu arbeiten,
wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jener
aufgrund von Elektronen, die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren,
die sich nahe an den Abstandshaltern befinden, erzeugt und zweidimensional
zu regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für irgend welche Störungen im
elektrischen Feld ergeben, die die Elektronen von ihren Bahnen ablenken
könnten,
und die Abstandshalter waren elektrisch in keiner Weise aufgeladen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahlphotoelektronenspektrometer
betrachtet, um herauszufinden, daß Ta in Form von Oxid auf der
Oberfläche
vorhanden war, aber B existierte in der Form einer Mischung aus
Nitrid und Oxid, und das B-Nitrid Verhältnis (die Konzentration von
Stickstoffatomen aus Bornitrid/die Konzentration von Boratomen)
zwischen 78 und 83% lag.
-
(Bezugsbeispiel 17, das
nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterschied sich
vom Beispiel 12 darin, daß der
Cr/B Nitrid Film 10c auf dem Substrat von Beispiel 12 ersetzt
wurde durch eine Ti/B-Nitridschicht. Ansonsten wurde dem Filmerzeugungsprozeß vom Beispiel
12 gefolgt. Die spezifischen Sprühbedingungen
waren folgende. Der Argon- und Stickstoffpartialdruck war 0,093
Pa beziehungsweise 0,040 Pa, während
das Ti Target und das BN-Target beaufschlagt wurden mit 50 oder
120 W beziehungsweise mit 600 W (Hochfrequenz). Zwei unterschiedliche
Sätze von
Abstandshaltern wurden aufbereitet. Im Satz (1) war jeder der Abstandshalter 10 aufbereitet
durch Bilden einer Ti/B-Nitridschicht 10c in einer Stärke von
etwa 110 nm, um einen spezifischen Widerstand von 2,6 × 103 Ωm
zu zeigen. Im Satz (2) wurde jeder der Abstandshalter 10 aufbereitet
durch Bilden einer Ti/B-Nitridschicht 10c in einer Stärke von
etwa 90 nm, um einen spezifischen Widerstand von 4,6 × 105 Ωm
zu zeigen. Der Temperaturkoeffizient vom Widerstand war –0,4%, und
das Zusammensetzungsverhältnis
war Ti/B = 59 at.% für
(1) und Ti/B = 17 at.% für
(2).
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern für
jeden Satz aufbereitet und zur Bewertung betrieben, wie im Beispiel
1. Abtastsignale und Modulationssignale wurden aus einem Signalerzeugungsmittel
(nicht dargestellt) den Elektronenemissionseinrichtungen 1 vom
fertiggestellten Bilderzeugungsgerät zugeführt, das in einer Weise aufbereitet
war, wie es zuvor in Beispiel 1 beschrieben wurde, über die
externen Anschlüsse
Dx1–Dxm
und Dy1–Dyn,
um diese zur Emission von Elektronen zu veranlassen, während eine
Hochspannung am Metallrücken 6 über den
Hochspannungsanschluß Hv
anlag, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und diese
zu veranlassen, mit dem Fluoreszenzfilm 5 zu kollidieren,
um die Fluoreszenzglieder zu erregen und Licht zur Darstellung von
Bildern zu imitieren.
-
Die am Hochspannungsanschluß anliegende
Spannung Va lag zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf an den
Einrichtungselektroden 14, 15 einer jeden der
Elektronenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Installieren der Abstandshalter beobachtet, nach Bonden
dieser mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren
Platte und nach der Evakuierung und jedem der Erregerprozesse zum
Nachweis, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand in allen Prozessen auftraten.
Spezifischerweise war der Widerstand der Abstandshalter 1,1 × 109 Ω vor
der Installation, 6,4 × 108 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 2,5 × 109 Ω nach
Evakuieren und 2,7 × 109 Ω nach
den Einrichtungselektronenerregerprozessen für (1) und 2,4 × 1011 Ω vor
der Installation, 1,1 × 1011 Ω nach
Bonden der vorderen Platte und der hinteren Platte, 2,9 × 1011 Ω nach
Evakuieren und 3,1 × 1011 Ω nach den
Einrichtungselektronenerregerprozessen für (2).
-
Dann wurde der Widerstand in kleinen
Bereichen der Abstandshalter beobachtet, einschließlich jener, die
sich nahe an der hinteren Platte befinden, und jenen, die sich nahe
an der vorderen Platte befinden, aber kein signifikanter Unterschied
wurde im Widerstand nach den gesamten Zusammenbauprozessen gefunden, um
somit nachzuweisen, daß der
Film eine gleichförmige
Widerstandsverteilung besaß.
Wenn das Bilderzeugungsgerät
mit den Abstandshaltern des spezifischen Widerstands von 2,6 × 103 Ωm
angesteuert wurde, um in dieser Stufe zu arbeiten, wurden Zeilen
von Lichtemissionsflecken, einschließlich jenen auf Grund von Elektronen,
die die Elektronenemissionseinrichtungen imitieren, die sich nahe
an den Abstandshaltern befinden, gebildet und zwei dimensional zu
regelmäßigen Intervallen
verteilt, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für Störungen im elektrischen Feld
ergaben, die die Elektronen von ihren Bahnen hätten ablenken können, und
die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht geladen.
-
Nach Herausnehmen der Abstandshalter
wurde die Oberfläche
durch ein Röntgenstrahlfotoelektronenspektrometer
beobachtet, um herauszufinden, daß Ti in der Form von Oxid auf
der Oberfläche
vorhanden war, aber B existierte in der Form einer Mischung aus
Nitrid und Oxid, und das B Nitrid-Verhältnis (die Konzentration von
Stickstoffatomen des Bornitrids/die Konzentration von Boratomen)
zwischen 73 und 79% lag.
-
Andererseits wurden Elektronenstrahlen
zu einem gewissen Grad nahe der Abstandshalter abgelenkt, um gestörte Bilder
im Bilderzeugungsgerät
mit den Abstandshaltern größeren spezifischen
Widerstands (4,6 × 105 Ωm)
zu erzeugen.
-
19 ist
eine schematische Querschnittsansicht des Bilderzeugungsgerätes, das
in diesem Beispiel aufbereitet wurde, das einen Abschnitt vom Abstandshalter
nahe der Elektronenquelle zeigt. In diesem Beispiel wurden Feldemissionseinrichtungen
als Elektronenemissionseinrichtungen verwendet.
-
Unter Bezug auf 19 ist eine hintere Platte 62 gezeigt,
eine vordere Platte 63, eine Kathode 61, eine
Gate-Elektrode 66, eine Gate/Kathoden-Isolationsschicht 67,
eine Fokussierelektrode, ein Fluoreszenzkörper 64, eine Fokussierelektrode/Gate-Elektrodenisolationsschicht 69 und
eine Kathodendrahtleitung 70. Ebenfalls gezeigt ist ein
Abstandshalter 65 mit einem Isolationssubstrat und einer
Wolfram/Aluminiumnitridfilmbeschichtung.
-
Die Elektronenemissionseinrichtung
ist so ausgelegt, daß sie
Elektronen am vorderen Ende der Kathode 61 emittiert, wenn
ein starkes elektrisches Feld zwischen der Vorderseite der Elektrode 61 und
der Gate-Elektrode 66 anliegt. Die Gate-Elektrode 66 ist
versehen mit Elektronenlöchern,
die den Elektronen, die aus einer Vielzahl von Kathoden kommen,
den Durchgang ermöglichen.
Nach Durchgang durch die Elektronenlöcher werden die Elektronen
fokussiert von der Fokussierelektrode 68 und beschleunigt
vom elektrischen Feld der Anode, die auf der vorderen Platte 63 angeordnet
ist, bis sie mit den Pixeln auf dem gegenüberliegend angeordneten Fluoreszenzkörper kollidieren,
wodurch Licht zur Darstellung von Bildern entstehen. Angemerkt sei,
daß eine
Vielzahl von Gate-Elektroden 68 und eine Vielzahl von Kathodendrahtleitungen 70 vorgesehen sind,
um eine einfache Matrix als geeignete Kathoden zu bilden, die ausgewählt werden
von einem Eingangssignal zur Emission von Elektronen.
-
Die Kathoden, Gate-Elektroden, Fokussierelektrode
und Kathodendrahtleitungen dieses Beispiels werden durch ein allgemein
bekanntes Verfahren hergestellt, und Mo wurde für die Kathoden gewählt. Jede der
Abstandssandshalter bestand als Silikatglas. Die Länge betrug
20 mm, die Breite 1,2 mm und die Dicke 0,2 mm. Wie im Bezugsbeispiel
5 wurde eine Wolfram/Aluminiumnitridschicht auf der Oberfläche in einer
Stärke
von 150 nm gebildet. Die Abstandshalter 65 wurden dann
mit der Fokussierelektrode 68 mittels elektrisch leitendem
Fritteglas gebondet. Ein Aluminiumfilm wurde gebildet Dampfauftragung
auf den Bereichen eines jeden Abstandshalters, wobei er in Kontakt
tritt mit der Fokussierelektrode und dem Fluoreszenzkörper, um den Übergangswiderstand
zu verringern.
-
Der spezifische Widerstand des Wolfram/Aluminiumnitridfilms
von diesem Beispiel betrug 2,2 × 194 Ωm
und die Abstandshalter zeigten einen Widerstand von 3,7 × 109 Ω.
-
Dann wurde die Hintere Platte 62,
mit der die Abstandshalter gebondet werden mußten, und die vordere Platte 63,
auf der der Fluoreszenzkörper 64 zu
bilden war, gemeinsam mittels Fritteglas in einer Stickstoffatmosphäre gebondet
mit einem Stützrahmen
(nicht dargestellt), der dazwischen angeordnet war, um einen luftdichten
Behälter
zu schaffen. Das Innere des luftdichten Behälters wurde dann evakuiert über einen Absaugstutzen,
und der Container wurde getempert bei 250°C für 10 Stunden. Danach wurde
das Innere erneut evakuiert auf 10–5 Pa,
und der Absaugstutzen wurde geschlossen durch Schmelzen mit einem
Gasbrenner.
-
Letztlich wurde ein Getterprozeß mittels
Hochfrequenzheizung durchgeführt,
um den erhöhten
Vakuumgrad im Inneren nach dem Versiegeln aufrecht zu erhalten.
-
Das aufbereitete Bilderzeugungsgerät wurde
dann angesteuert, um durch angelegte Signale an die Kathoden 61 aus
einem Signalerzeugungsmittel (nicht dargestellt) betrieben zu werden über die
externen Anschlüsse
des Behälters,
um die Kathoden zur Elektronenemission zu veranlassen, die dann
beschleunigt wurden durch die transparente Elektrode, die auf der
vorderen Platte vorgesehen ist und Bestrahlen des Fluoreszenzmaterials 64 zur
Darstellung von Bildern.
-
Die Abstandshalter zeigten stabil
einen Widerstand von 4,2 × 109 Ω nach
dem Herstellprozeß des
Bilderzeugungsgerätes,
und keinerlei Abweichungen der Strahlen wurden nahe der Abstandshalter
beobachtet.
-
(Erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung)
-
In diesem Ausführungsbeispiel wurden die Abstandshalter
aufbereitet durch Bilden einer Siliziumnitridschicht in einer Stärke von
0,5 μm als
eine Na-Blockschicht 10b auf einem Isoliersubstrat 10a (3,8
mm breit, 200 μm
dick und 20 mm lang) aus einem gereinigten Silikatglas und Bilden
eines Films aus Ti/Al-Nitrid 10c durch Vakuumdampfauftragung.
-
Der Ti/Al-Nitridfilm von diesem Ausführungsbeispiel
wurde erzeugt durch Sprühen
von Ti- und Al-Tagets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer
Mischung aus Argon und Stickstoff mittels des Sprühsystem
vom Bezugsbeispiel 1.
-
Argon und Stickstoff wurden zugeführt in die
Filmerzeugungskammer 41, um Partialdrücke von 0,5 Pa beziehungsweise
0,2 Pa bei einer Hochfrequenzspannung zu zeigen, die an jedes der
Taget und an das Abstandhaltersubstrat angelegt wurde, um Anlaß zu geben
für eine
elektrische Entladung zum Sprühen.
Diese Zusammensetzung des aufgetragenen Films wurde modifiziert
durch Regeln der Leistungen, die den jeweiligen Taget zugeführt wurden,
um einen optimalen Widerstand zu erhalten. Die folgenden beiden
unterschiedlichen Ti/Al-Nitridschichten wurden aufbereitet in diesem
Ausführungsbeispiel
für zwei
Sätze von
Abstandshaltern.
- (1) Das Al-Taget und das Ti-Taget
wurde für
15 Minuten beaufschlagt mit 500 W beziehungsweise mit 120 W. Die
Filmstärke
betrug 150 nm, und der spezifische Widerstand war 5,2 × 103 Ωm.
- (2) Das Al-Taget und das Ti-Taget wurde für 20 Minuten mit 500 W beziehungsweise
mit 80 W beaufschlagt. Die Filmstärke betrug 210 nm, und der
Spezifische Widerstand war 1,4 × 105 Ωm.
-
Dann wurde das Gerät mit dem
jeweiligen Satz von Abstandshaltern aufbereitet. Um eine zuverlässige elektrische
Verbindung zwischen einem jeden der Abstandshalter 10 einzurichten,
wurde die jeweilige X-Leitung und der Metallrücken, eine Al-Elektrode 11 auf
den Verbindungsbereich des Abstandshalters 10 gebildet. Die
Elektrode 11 bedeckte ebenfalls mehr Seiten des Abstandshalters 10,
die nach innen in die Hülle 8 vortragen,
um 50 μm
für die
X-Richtungsleitung hin zur vorderen Platte und, und um 300 μm vom Metallrücken hin zur
vorderen Platte.
-
Die Abstandshalter 10, beschichtet
mit einer Ti/Al-Nitridschicht 10c wurden
dann erwärmt
auf 430°C für eine Stunde
in der Atmosphäre
zum Umsetzen der Oberfläche
von der Ti/Al-Nitridschicht
in eine Ti/Al-Legierungsoxidschicht 10d. Als Ergebnis der
Analyse unter Verwendung eines Sekundärionenmassenspektrometers wurde
herausgefunden, daß der
Oxidfilm etwa 25 nm dick war.
-
Danach wurde die vordere Platte 7 3,8
mm über
den Elektronenquellen angeordnet mit dem Stützrahmen (Querwände) 3,
die sich zwischen der hinteren Platte 2, der vorderen Platte 7,
dem Stützrahmen 3 und den
Abstandshaltern 10 befanden, die fest gebondet worden an
deren Verbindungen. Elektrisch leitendes Fritteglas, das Au-beschichtete
Silizium(II)-Oxidsubstrathalter enthielt, wurde aufgetragen auf
die schwarzen Streifen 5b (Breite: 300 μm) auf der vorderen Platte 7,
um eine elektrische Verbindung zwischen der ladungsreduzierenden
Schicht auf den Abstandshaltern und der vorderen Platte 7 zu
schaffen. Der Metallrücken
wurde teilweise beseitigt in Bereichen, bei denen er an die Abstandshalter
angrenzt.
-
Genauer gesagt, Fritteglas wurde
aufgetragen auf die hintere Platte 2 und den Stützrahmen 3 an
Verbindungen dieser und auch auf die vordere Platte 7 und
den Stützrahmen 3 an
Verbindungen dieser, und diese wurden luftdicht miteinander gebondet
durch Templern dieser bei 420°C
bei mehr als 10 Minuten in der Atmosphäre.
-
Das Innere der aufbereiteten Hülle 8 wurde
dann evakuiert durch einen Absaugstützen mittels einer Vakuumpumpe,
um einen hinreichend niedrigen Druck darin zu erzeugen, und danach
wurde eine Spannung an die Einrichtungselektroden 14, 15 der
Elektronenemissionseinrichtungen 3 über die externen Anschlüsse Dx1–Dxm und
Dy1–Dyn
des Behälters
angelegt, um eine elektronenemittierende Zone in jeder der Elektronenemissionseinrichtungen 1 in
einem Erregerformierungsprozeß zu
schaffen. 7 zeigt die
Wellenform der Spannung, die beim Erregerformierungsprozeß Verwendung
fand.
-
Dann wurde Azeton in den Vakuumbehälter eingeführt über den
Absaugstutzen, bis der interne Druck 0,133 Pa erreicht hatte. Danach
wurde ein Erregeraktivierungsprozeß durchgeführt, um Kohlenstoff oder eine Kohlenstoffverbindung
aufzutragen durch periodisches Beaufschlagen mit einem Spannungsimpuls,
an die Einrichtungselektroden über
die externen Anschlüsse
Dx1–Dxm
und Dy1–Dyn
des Behälters. 8A zeigt die Wellenform
der Spannung, die beim Erregeraktivierungsprozeß verwendet wird.
-
Danach wurde der gesamte Behälter erwärmt auf
200°C für 10 Stunden,
um das Evakuieren im Innenraum auf ein Druckniveau von etwa 10–4 Pa
zu bringen, und dann wurde der Absaugstutzen geschlossen durch Erwärmen und
Schmelzen desselben mittels Gasbrenner zur luftdichten Versiegelung
der Hülle 8.
-
Letztlich wurde der Behälter einem
Gatterprozeß unterzogen,
um das Vakuum im inneren Raum nach dem Versiegeln aufrecht zu erhalten.
-
Abtastsignale und Modulationssignale
aus einem nicht dargestellten Signalerzeugungsmittel beaufschlagten
die elektronenemittierenden Einrichtungen 1 des fertiggestellten
Bilderzeugungsgerätes über die
externen Anschlüsse
Dx1–Dxm
und Dy1–Dyn,
um diese zur Elektronenemission zu veranlassen, während eine Hochspannung
am Metallrücken 6 über den
Hochspannungsanschluß Hv
anlag, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und zur Kollision
mit dem Fluoreszenzfilm 5 zu veranlassen, um die Fluoreszenzglieder
zu erregen und zur Darstellung von Bildern Licht zu imitieren. Die
an den Hochspannungsanschluß Hv
angelegte Spannung Va lag zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung
Vf zwischen den Einrichtungselektronen 14, 15 einer
jeden der Elektronenimmissionseinrichtungen war 14 V.
-
Tabelle 2 zeigt den Widerstand der
Abstandshalter 10 und deren Leistungsvermögen, das
aus den aufgelisteten Beispielen ersichtlich ist.
-
Der Widerstand wurde vor Installieren
der Abstandshalter, nach Bonden dieser mit der vorderen Platte, nach
Bonden dieser mit der hinteren Platte und nach Evakuieren und jedem
der Erregungsprozesse beobachtet, um nachzuweisen, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand bei allen Prozessen beobachtet
wurde. Diese Tatsache zeigt auch, daß die Ti/Al-Nitridschicht sehr
stabil war und hervorragend als ladungsreduzierende Schicht. 17 zeigt den Widerstand,
der während
der Herstellschritte variiert (schwarze Flecken).
-
Wenn das Bilderzeugungsgerät, das mit
den Abstandshaltern ausgestattet ist, einen spezifischen Widerstand
in der Größenordnung
von 103 Ωm
hat und damit betrieben wird, werden Zeilen von Lichtemissionsflecken
einschließlich
jenen aufgrund der Elektronen, die die Elektronenemissionseinrichtungen 1 emittieren, die
sich nahe an den Abstandshaltern befinden, zweidimensional zu regelmäßigen Intervallen
verbreitet, so daß sehr
klare und reproduzierbare Farbbilder dargestellt werden. Diese Tatsache
zeigt auf, daß die
Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß für irgendwelche Störungen ergaben,
die die Elektronen hätten
von ihren Bahnen ablenken können,
und die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht geladen. Der
Temperaturkoeffizient des Widerstands vom verwendeten Material betrug –0,4%, und
kein thermisches Weglaufen konnte bei Va = 5 kV beobachtet werden.
-
Während
die Abstandshalter mit einem spezifischen Widerstand in der Größenordnung
von 105 Ωm keinerlei
thermisches Weglaufen zeigten, war die ladungsreduzierende Wirkung
schwach, und gestörte
Bilder wurden dargestellt, da einige Elektronenstrahlen hin zu den
Abstandshaltern gezogen wurden.
-
(Zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung)
-
Nach Bilden einer Unterlageschicht
aus einem Ti/Al-Nitridfilm
mit einer Stärke
von 60 nm, um einen spezifischen Widerstand von 7,6 × 103 Ωm
zu zeigen, wurde ein Ni-Oxidfilm darauf gebildet als Oberflächenschicht
in einer Stärke
von 10 nm, um eine vollständige
ladungsreduzierende Schicht zu bilden. Der Ti/Al-Nitridfilm wurde
gebildet durch ein Sprühsystem,
wie es in 14 gezeigt
ist, für
6 Minuten unter denselben Bedingungen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels,
mit der Ausnahme, daß das
Ti-Target mit 110 W beaufschlagt wurde. Der Ni-Oxidfilm wurde gebildet
durch Sprühen,
Beaufschlagen des Ni-Oxidtargets mit 200 W in einer Atmosphäre aus Argon
mit einem Druck von 1 Pa.
-
Ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern und Elektronenemissionseinrichtungen wurde aufbereitet,
wie im ersten Ausführungsbeispiel.
-
Weder thermisches Weglaufen noch
gestörte
Bilder wurden im Bilderzeugungsgerät bei Va = 5 kV beobachtet.
Der Widerstand änderte
sich nur innerhalb von 20% während
des Zusammenbauprozesses vom Bilderzeugungsgerät.
-
(Vergleichendes Beispiel,
das nicht in dem Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom ersten Ausführungsbeispiel
darin, daß der
Ti/Al-Nitridfilm der Abstandshalter vom ersten Ausführungsbeispiel
ersetzt wurde durch einen Cr/Al-Nitridfilm für dieses Beispiel. Der Cr/Al-Nitridfilm dieses
Beispiels wurde erzeugt durch Sprühen von Cr- und Al-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer
Mischung aus Argon und Stickstoff mittels eines Sprühsystems. 14 zeigt schematisch das
Sprühsystem,
das in diesem Beispiel Verwendung fand. Argon und Stickstoff wurden
in die Filmbildungskammer 41 geleitet, um Partialdrucke
von 0,5 Pa beziehungsweise 0,2 Pa zu zeigen, und eine Hochfrequenzspannung
beaufschlagte eines jedes der Targets, und das Abstandshaltersubstrat
gab Anlaß für eine elektrische
Entladung zum Sprühen.
Die Zusammensetzung des aufgetragenen Films wurde modifiziert durch
Regulieren der den jeweiligen Targets zugeführten Leistung, um einen optimalen
Widerstand zu erhalten. Die folgenden beiden unterschiedlichen Ti/Al-Nitridfilme
wurden in diesem Beispiel aufbereitet für 2 Sätze von Abstandshaltern. Der
Film zeigte einen Temperaturkoeffizienten des Widerstands von –0,3%.
- (1) Das Al-Target und das Cr-Target wurden
für 12
Minuten mit 500 W beziehungsweise 12 W beaufschlagt. Die Filmstärke war
etwa 130 nm, und der spezifische Widerstand war 2,2 × 103 Ωm.
- (2) Das Al-Target und das Cr-Target wurden für 20 Minuten mit 500 W beziehungsweise
10 W beaufschlagt. Die Filmstärke
war 200 nm, und der spezifische Widerstand war 1,5 × 104 Ωm.
-
Dann wurde das Bilderzeugungsgerät mit jeweiligen
Sätzen
von Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung betrieben, wie
beim Bezugsbeispiel 1. Abtastsignale und Modulationssignale wurden
aus einem Signalerzeugungsmittel, das nicht dargestellt ist, den
Elektronenemissionseinrichtungen 1 des fertiggestellten Bilderzeugungsgerätes über die
externen Anschlüsse
Dx1–Dxm
und Dy1–Dyn
zugeführt,
um diese zur Elektronenemission zu veranlassen, während eine
Hochspannung am Metallrücken 6 über den
Hochspannungsanschluß Hv
anlag, um die emittierten Elektronen zu beschleunigen und diese
zu veranlassen, mit dem Fluoreszenzfilm 5 zu kollidieren,
um die Fluoreszenzglieder zu erregen und Licht zur Darstellung von
Bildern zu emittieren.
-
Die Spannung Va am Hochspannungsanschluß lag zwischen
1 kV und 5 kV, und die Spannung Vf zwischen den Einrichtungselektronen 14, 15 einer
jeden der Elektronenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde vor Installieren der Abstandshalter (als depo) beobachtet, nach
Bonden dieser mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der
hinteren Platte und nach Evakuieren und jedem der Erregerprozesse,
um nachzuweisen, daß praktisch
keine Fluktuationen im Widerstand über alle Prozesse beobachtet
wurden.
-
Als Ergebnis einer SIMS-Analyse wurde
herausgefunden, daß die
Cr-Al-Nitridfilme der beiden Sätze eine
Cr-Al-Legierungsoxidfilmschicht 10d trugen
in einer Dicke von 23 beziehungsweise 19 nm.
-
Wenn das Bilderzeugungsgerät mit den
jeweiligen Sätzen
von Abstandshaltern angesteuert wurden, um in dieser Stufe zu arbeiten,
wurden Zeilen von Lichtemissionsflecken einschließlich jenen
der Elektronen gebildet, die sich nahe an den Abstandshaltern befinden,
und zweidimensional verteilt, so daß sehr klare und reproduzierbare
Farbbilder dargestellt wurden. Diese Tatsache zeigt auf, daß die Abstandshalter 10 keinerlei Anlaß gaben
für irgendwelche
Störungen
im elektrischen Feld, die die Elektronen hätten von ihren Bahnen ablenken
können,
und die Abstandshalter waren elektrisch überhaupt nicht geladen.
-
(Drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung)
-
Nach Bilden eines Cr/Al-Nitridfilms
in einer Stärke
von 130 nm in diesem Ausführungsbeispiel
auf einem Glassubstrat, das beschichtet war mit einem Siliziumnitridfilm
unter den Bedingungen, die für
den Film mit dem spezifischen Widerstand von 2,2 × 103 Ωm
im vergleichenden Beispiel verwendet wurden, wobei der Cr-Al-Nitridfilm
weiter wuchs, um eine Gesamtdicke von 160 nm zu erreichen, wobei
allmählich
die dem Cr-Target für
1 Minute zugeführte
Leistung allmählich
erhöht
wurde. Die Leistung wurde so gesteuert, daß die alleroberste Schicht
ein Al/Cr-Legierungsverhältnis
von 1 erreicht.
-
Die aufbereiteten Abstandshalter
wurden dann einer Wärmebehandlung
bei 450°C
für eine
Stunde in der Atmosphäre
unterzogen. Als Ergebnis dieser Wärmebehandlung wurde die Oberflächenschicht
vom Cr-Al-Legierungsoxid in einer Stärke von 35 nm gebildet. Die
Abstandshalter wurden dann verwendet zur Aufbereitung eines Bilderzeugungsgerätes, wie
beim Bezugsbeispiel 1.
-
Das Bilderzeugungsgerät zeigte
feine Bilder ohne irgendeine Störung
bei Va = 5 kV an. 18 zeigt, wie
der Widerstand während
der Herstellschritte variierte (schwarze Flecken). Keine extremen Änderungen wurden
im Widerstand beobachtet.
-
(Viertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung)
-
Substrate, die jenen des obigen vergleichenden
Beispiels gleichen, wurden verwendet für einen Cr-Al-Nitridfilm, der
als Unterlageschicht in einer Stärke
von 200 nm gebildet wurde, um einen spezifischen Widerstand von
6,5 × 103 Ωm
im Sprühsystem
zu erreichen. Genauer gesagt, das Sprühsystem von 14 wurde verwendet unter den beschriebenen
Bedingungen, um den Cr-Al-Nitridfilm
zu schaffen, mit der Ausnahme, daß das Cr-Target beaufschlagt
wurde mit 11 W für
20 Minuten. Danach wurde ein Cr-Oxidfilm
darauf durch Dampfauftragung in einer Stärke von 7 nm gebildet. Eine
Elektronenstrahlaufdampftechnik wurde verwendet, um den Cr-Oxidfilm
zu bilden, unter Verwendung von Cr-Oxid als Dampfquelle. Der Cr-Oxidfilm
wuchs mit einer Rate von 1,2 nm pro Minute.
-
Das unter Verwendung der Abstandshalter
aufbereitete Bilderzeugungsgerät
arbeitet befriedigend, um exzellente Bilder bei Va = 5 kV darzustellen.
-
(Fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung)
-
Dieses Beispiel unterscheidet sich
vom ersten Ausführungsbeispiel
darin, daß der
Ti/Al-Nitridfilm 10c der Abstandshalter 10 vom
ersten Ausführungsbeispiel
ersetzt wurde durch einen Ta/Al-Nitridfilm in diesem Ausführungsbeispiel.
Der Ta/Al-Nitridfilm dieses Ausführungsbeispiels
wurde hergestellt durch Sprühen
von Ta- und Al-Targets gleichzeitig in einer Atmosphäre einer
Mischung aus Argon und Stickstoff mittels Sprühsystem. 14 zeigt schematisch das Sprühsystem,
das für
dieses Ausführungsbeispiel
diente. Argon und Stickstoff wurden in die Filmbildungskammer 41 geführt, um
Partialdrucke von 0,5 Pa beziehungsweise 0,2 Pa zu zeigen, und eine
Hochfrequenzspannung beaufschlagt jedes der Targets, und das Abstandshaltersubstrat
gab keinerlei Anlaß für eine elektrische
Entladung zum Sprühen.
Die Zusammensetzung des aufgetragenen Films wurde modifiziert durch
Regulieren der beaufschlagenden Leistungen für die jeweiligen Targets, um
einen optimalen Widerstand zu bekommen. Genauer gesagt, der Ta/Al-Nitridfilm
wurde hergestellt durch Beaufschlagen der Al- und Ta-Targets mit
500 W beziehungsweise 135 W für
14 Minuten. Die Filmstärke
betrug etwa 160 nm, und der spezifische Widerstand war 4,4 × 104 Ωm.
Der Temperaturkoeffizient vom Widerstand betrug –0,04%. Der Film wurde dann
einer Wärmebehandlung
bei 450°C
für eine
Stunde unterzogen, um eine 30 nm dicke Ta-Al-Legierungsoxidoberflächenschicht zu bilden sowie
eine 130 nm dicke Ta-Al-Nitridunterlageschicht.
-
Dann wurde ein Bilderzeugungsgerät mit den
Abstandshaltern aufbereitet und zur Bewertung wie im Bezugsbeispiel
1 betrieben.
-
Die am Hochspannungsanschluß Hv anliegende
Spannung Va lag zwischen 1 kV und 5 kV, und die Spannung an den
Einrichtungselektroden 14, 15 einer jeden der
Elektronenemissionseinrichtungen 1 war 14 V.
-
Der Widerstand der Abstandshalter
wurde beobachtet vor Installieren der Abstandshalter, nach Bonden
dieser mit der vorderen Platte, nach Bonden dieser mit der hinteren
Platte und nach dem Evakuieren und jeden der Erregerprozesse, um
nachzuweisen, daß praktisch
keinerlei Fluktuationen im Widerstand in allen Prozessen zu beobachten
waren.
-
Das Bilderzeugungsgerät zeigte
keinerlei thermisches Weglaufen bei Va = 5 kV. Während Elektronenstrahlen äquivalent
1/5 dem Zwischenabtastzeilenspalt nahe den Abstandshaltern beobachtet
wurden, zeigte das Bilderzeugungsgerät feine Bilder an.
-
8 zeigt,
wie der Widerstand während
der Herstellungsschritte variierte (weiße Flecken). Keine extremen Änderungen
wurden beobachtet im Widerstand dieses Ausführungsbeispiels.
-
(Sechstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung)
-
Der Oxidierungsprozeß im fünften Ausführungsbeispiel
wurde ersetzt durch Elektronenstrahlaufdampfen in diesem Ausführungsbeispiel,
um eine 20 nm dicke Cu-Oxidoberflächenschicht
zu bilden. Im Ergebnis wurde ein Film mit einer Dicke von 160 nm
als Ta-Al-Nitridunterlageschicht und eine 20 nm dicke Cu-Oxidoberflächenschicht
erzeugt. Der Ta-Al-Nitridfilm
zeigte einen spezifischen Widerstand von 2,9 × 104 Ω.
-
Das unter Verwendung der Abstandshalter
aufbereitete Bilderzeugungsgerät
zeigte keinerlei thermisches Weglaufen bei Va = 5 kV und zeigte
feine Bilder ohne Störungen
an.
-
(Vergleichendes Beispiel,
das nicht in den Umfang der beanspruchten Erfindung fällt)
-
Zum Zwecke des Vergleichs wurde eine
ladungsverringernde Schicht aufbereitet unter Verwendung des zuvor
beschriebenen Prozesses und Cr-Oxid. Die Abstandshalter fluktuierten
bemerkenswert, wie in 17 gezeigt
(weiße
Flecken). Die Cr-Oxidschicht
wurde gebildet durch Elektronenstrahlaufdampfen in diesem vergleichenden
Beispiel, wie im vierten Ausführungsbeispiel,
zu einer Stärke
von 50 nm. Der Widerstand vom Cr-Oxidfilm war fast unkontrollierbar,
da er bemerkenswert während
und nach dem Aufbereitungsprozeß des
Bilderzeugungsgerätes
fluktuierte. Genauer gesagt, der Widerstand unterschied sich bemerkenswert
zwischen den Abstandshaltern innerhalb eines Loses, einige zeigten
einen doppelten Widerstand gegenüber
anderen, und sie unterschieden sich durch mehr als das Zehnfache
zwischen den Abstandshaltern unterschiedlicher Lose. Darüber hinaus
zeigte der Cr-Oxidfilm auf einem Abstandshalter einen variierenden
Widerstand, der sich bemerkenswert abhängig vom Ort des Abstandshalters änderte.
Das elektrische Feld war nahe der Abstandshalter gestört. Während der
Widerstand der Abstandshalter innerhalb eines akzeptablen Bereichs vorgefunden
wurde, lenkte das Bilderzeugungsgerät die Elektronen von ihren
Bahnen ab, um verzerrte Bilder zu erzeugen.
-
[Vorteile der Erfindung]
-
Wie zuvor beschrieben, ist eine ladungsvermindernde
Schicht nach der Erfindung stabil und hochgradig reproduzierbar,
weil sie nicht die Nachteile aufweist, die Fluktuationen im Widerstand
in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre und nicht erfordert, sehr
dünn hergestellt
zu werden, um dort Inseln zu erzeugen, um den elektrischen hohen
Widerstand zu realisieren. Eine ladungsvermindernde Schicht nach
der Erfindung ist auch vorteilhaft darin, daß sie einen hohen Schmelzpunkt
hat und sehr hart ist. Die vorliegende Erfindung stellt die Tatsache
heraus, daß ein
Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid und Bornitrid elektrisch nicht leitend
sind, während
Nitrid eines Übergangsmetalls
elektrisch hoch leitend ist, so daß die Zusammensetzung der ladungsverringernden
Schicht gesteuert werden kann, um einen gewünschten spezifischen Widerstand
aufzuweisen. Eine ladungsverringernde Schicht nach der Erfindung
findet Anwendung in Kathodenstrahlröhren, Entladungsröhren und
anderen elektronischen Röhren
zusätzlich
zum Bilderzeugungsgerät,
wie es zuvor dargestellt wurde.
-
Ein Bilderzeugungsgerät, bei dem
die Erfindung anwendbar ist, verfügt über Isolationsglieder, die
zwischen dem Einrichtungssubstrat und der Vorderplatte angeordnet
sind und beschichtet sind mit einer ladungsverringernden Schicht,
die Nitrid vom Aluminium enthält,
Silizium oder Bor, so daß der
Widerstand der Komponenten vom Gerät nicht signifikant bei allen
Herstellprozessen fluktuiert. Die emittierten Elektronenstrahlen zeigen
praktisch keiner Störungen
im Potential, und werden von daher korrekt die jeweiligen Ziele
erreichen, ohne irgendeinen Verlust an Helligkeit oder Schärfe der
dargestellten Bilder.
-
Da die Abstandshalter mit einer Oxidoberflächenschicht
beschichtet sind, die auf einem Nitridverbindungsfilm angeordnet
ist, sind sie weiterhin vor Fluktuationen durch den Herstellprozeß des Bilderzeugungsgerätes geschützt. Der
Schritt des Bondens kann darüber
hinaus in einer oxidierenden Atmosphäre durchgeführt werden, wodurch der Herstellprozeß vereinfacht
wird.
-
-
- depo-Widerstand: Widerstand nach Schichtbindung
- Widerstand nach Aufbereitung des Anzeigefeldes: Widerstand nach
Aufbereitung des Bilderzeugungsgerätes
- Nitrierverhältnis:
Stickstoffatome/Aluminiumatome des Aluminiumnitrids (wie durch XPS
beobachtet)
- angezeigte Bildstrahlabweichungen: Einige der aus den Elektronenquellen
emittierten Elektronen trafen nicht die Fluoreszenztargets aufgrund
geladener Abstandshalter, und die dargestellten Bilder waren bei
den Abstandshaltern erkennbar verzerrt.
- leichte Strahlabweichungen: Strahlabweichungen wurden erkennbar,
aber nicht größer als
2/10 des Abstands zwischen benachbarten Abtastzeilen.
-